Disque compact

Disque compact
Type de média	Disque optique
Capacité	0,21 à 0,91Go,la plupart du temps 0,74Go
Mécanisme de lecture	Diode laserdelongueur d'ondede 780nm
Développé par	Philips,Sony
Dimensions physiques	Ø 12 cm / 8 cm
Utilisé pour	lecteurs CD,chaînes hi-fi,ordinateurs,consoles de jeux vidéo

Undisque compact,le plus souvent désigné par son sigle anglaisCD– abréviation deCompact Disc– est undisque optiqueutilisé pour stocker desdonnéessous formenumérique.

Le disque compact est développé parSonyetPhilipset commercialisé à partir dedécembre 1982(mars 1983 en France). Il se démocratise au début desannées 1990,et finit progressivement par remplacer les supports analogiques (disque microsillon,cassette audio). Cependant, l'apparition de logiciels enP2PcommeNapsterà la fin des années 1990 deviennent une menace pour l'industrie du disque,qui connait uneimportante crisedans lesannées 2000.

Histoire

Création et mise en vente

Kees Schouhamer Imminka reçu unEmmy Awardpour ses contributions créatives au disque compact,DVDetdisque Blu-ray.

En1980,leRed Bookdétermine les caractéristiques techniques du nouveau disque et le partage desbrevetsentre les deux concurrents: àPhilipsla conception du CD (sur la base de leur expérience de la technologie duLaserDisc) et des lentilles qui permettent la lecture; àSonyla définition du format utilisé pour numériser la musique et la méthode decorrection d'erreurs.Parmi les principaux membres de l’équipe, les plus connus sontPieter Kramer(directeur du laboratoire de recherche optique de Philips dans lesannées 1970) etKees A. Schouhamer Imminkpour Philips,Toshitada Doipour Sony.

Les premiers prototypes produits par Philips mesuraient 115mmde diamètre, avec uncodagesur14bitset une durée de 60minutes.Sony insiste pour l'adoption d'un codage sur16 bitset une durée de 74min,d'où un diamètre augmenté à 12cm.Cette capacité aurait été choisie à la demande deHerbert von Karajan,afin que la version la plus lente de la9^esymphoniedeBeethoven,celle enregistrée aufestival de Bayreuthen1951sous la direction deWilhelm Furtwängler,tienne sur un seul disque. Sony indique que c’était à la demande de l’épouse de son président, pour ces mêmes motifs. La vérité est moins romantique:au moment de lancer la production industrielle, Philips aurait eu un avantage grâce à une chaîne de production capable de fournir rapidement ces disques de 11,5cm,ce qui ne faisait pas les affaires de Sony, la firme japonaise ayant pris du retard sur la fabrication des lecteurs. Philips ne souhaitait pas favoriser le format de 10cmpropre à Sony, pour les mêmes raisons. Le compromis est le disque de 12cmqui ne donnait l’avantage à aucun des deux fabricants, tout en permettant d’utiliser tous les développements techniques et électroniques mis au point précédemment. Ces décisions sont prises par le management et imposées aux experts des équipes techniques.

Le disque compact est inventé conjointement par les firmes Philips et Sony.Alors que les deux entreprises décident de travailler ensemble en1979,le projet prévoyait que les platines laser seraient équipées despuces électroniquesles plus puissantes jamais commercialisées pour un produit grand public. Les premiers CD sont commercialisés à partir dedécembre 1982,et débutmars 1983enFrance.Philips et Sony annoncent finaoût 1982être prêtes à sortir leur nouveau produit et commencent les ventes à l’automne. La production industrielle commence le17 août 1982àLangenhagen,près deHanovre(RFA).Les premiers albums produits étaientUne Symphonie alpestre,deRichard Strauss(Herbert von Karajanavec l'Orchestre philharmonique de Berlin) etThe Visitors(ABBA).La première platine est vendue auJaponle1^ernovembre 1982accompagnée de l’album52nd StreetdeBilly Joel.EnEurope,le premier lecteur de CD est commercialisé enmars 1983.

Au début de la commercialisation des CD, on distingue le procédé analogique (A) ou numérique (D, pourdigital) pour les trois phases principales d'enregistrement (indiquées théoriquement sur chaque CD du commerce):

• AAD (Analogique-Analogique-Digital): utilisation d'un magnétophone analogique pendant les séances d'enregistrement, le mixage ou le montage, et numérique pour la gravure. On trouve aussi la mention « AAD masterisé » dans le cas d'anciens enregistrements analogiques « digitalisés », en transformant le signal analogique en unsignal numérique en « dents de scie » (en principe meilleur, car formé debits 0ou 1, donc ôtant les signaux ou bruits de surface parasites notamment)^[évasif];
• ADD (Analogique-Digital-Digital): utilisation d'un magnétophone analogique pendant les séances d'enregistrement, puis numérique pour le mixage ou le montage, puis la gravure;
• DDD (Digital-Digital-Digital): utilisation d'un magnétophone numérique pendant les séances d'enregistrement, le mixage ou le montage, puis la gravure.

Les pochettes de microsillons indiquaient aussi durant les dernières années ces sigles, se terminant logiquement cette fois par lalettre « A »,puisque le support lui-même était forcément analogique: AAA (toujours vrai pour les premiers microsillons, avant les magnétophones numériques), et ADA ou DDA lors des enregistrements numériques sur microsillons.

Remplacement du disque microsillon

Carte SDsur CD de 12cmde diamètre.

Le succès du CD est progressif, d'autant que l'industrie du disquedécide d'un prix de vente majoré de 60 à70% (enFrance) par rapport aumicrosillonet que les premiers appareils de lecture sont eux aussi d'un coût élevé (en1983,supérieur auSMICmensuel et en1988on commence à voir des modèles d'un coût de l'ordre de50% duSMICmensuel) limité dans un premier temps à l’albumThe Visitorsd’ABBA(PolyGram,labelde Philips), et à un enregistrement de la Symphonie alpestre deRichard Straussdirigée par Karajan. Le CD passe surtout dans les premiers temps pour un support réservé auxmélomanesclassiques, grâce à la qualité sonore qu’il offre. Quelque200 titres,classiques essentiellement, sont ainsi produits par Philips. C’est la mise sur le marché, en1985,de l'albumBrothers in Arms,du groupeDire Straits(premier album entièrement numérique), qui démocratise le CD: l'album se vend à plus d’un million d’exemplaires.

Dès1986,les platines laser se vendent mieux que les autres, et en1988les ventes de CD dépassent celles des disques vinyle. En France, la démocratisation du CD passe par l'activité d'éditeurs indépendants comme NTI (David Mufflarz) etChristian Brunet(Levitan SA - CD One music). Cet indépendant est le premier à travailler sur le « fond de catalogue », et donc sur un prix de vente raisonnable, alors qu'un CD est toujours proposé à des tarifs ne pouvant motiver que l'élite du public. Ainsi apparaissent dans le circuit de la grande distribution des collections très bon marché, là où les CD commercialisés par lesmajorssont excessivement chers. Dès 1991 sont vendus des coffrets de dix CD pour moins de 90 francs (13,72 euros). Cette collection (Romance du classique) sera vendue à plus de 2,5 millions d'exemplaires en moins d'un mois, durant les fêtes de fin d'année. Cette politique de prix fera exploser les ventes delecteurs de CDen France. Christian Brunet réalise pour le groupeCarrefourcette première opération.

Le CD connait un large succès et se substitue rapidement auxdisques microsillons(vinyles) comme support musical de par ses caractéristiques plus avantageux comme notamment l'absence d'usure (dans le cas d'un bon stockage et à l'abri de lachaleur, de la lumière et de l'humidité), et la diminution de sa taille par rapport au vinyle (de 12cmpuis 8cm), avec une épaisseur nominale de 1,2mm.Le CD pos sắc de également une qualité théorique de reproduction sonore supérieure auxcassettes audioet vinyles (rapport signal sur bruitbien plus important, absence de bruit de fond et de sonorités parasites liés au support, reproduction exacte à chaque lecture grâce au système de correction d’erreur). Le format CD permet aussi un retour à l'écoute intégrale sans avoir à retourner le support audio dans le lecteur, avec un accès sans manipulation mécanique, ce qui ne s'était pas vu depuis la disparition descartouches 8 pistes.Le CD a aussi accès direct aux différents morceaux musicaux ainsi (pour certains lecteurs) qu'à des index pour chaque morceau; certainsmagnétocassettesdisposaient aussi d'un système de recherche de plages qui détectait les passages sans données audio (ce système est évidemment plus lent que sur un CD audio).

Les CD-R (CD vierges à graver) ont les mêmes dimensions, et peuvent être utilisés pour stocker des donnéesRed Book(qui définit la norme audio pour le CD, telle que les 44,1kHzdefréquence d'échantillonnageet 16 bits de résolution).On distingue lesCD-R PC,qui sont conçus pour une utilisation avec un graveur intégré à unPC,et lesCD-R Audio,qui sont conçus spécifiquement pour les enregistreurs domestiques autonomes (lesquels ne peuvent pas lire lesCD-R PC). Ils sont d’ailleurs plus chers, car il est tenu compte d'un pourcentage pour lesdroits d'auteurqui sont reversés à laSACEMenFranceou laSABAMenBelgique.

Compact Discest unemarque déposéepar la firmenéerlandaiseKoninklijke Philips Electronics N.V.et cette dernière refuse l’utilisation du terme déposé pour tout disque audio protégé contre la copie.

Crise du disque et déclin

L'arrivée des sites web et logiciels enP2P,en particulier deNapster,au début de1999,signe le début du déclin de l'industrie du disque.Dès lors, les partages illégaux de fichiers audio numérisés et copiés à partir des CD se multiplient. En2004,dans son articleCrise des ventes de disques et téléchargements sur les réseaux peer-to-peer,laFédération internationale de l'industrie phonographique(IFPI) estme que près de800 millionsde fichiers musicaux étaient présents sur les réseaux en P2P.

En2007,soit plus de vingt ans après la création du disque, Philips estime à plus de200 milliardsle nombre de CD vendus dans le monde,avec150 millionsd'unités enFranceen2002et700 millionsaux États-Unis en2004.

Principe de fonctionnement

Creux sur la surface d'un CD vu aumicroscope à balayage.

Lentilled'un lecteur de CD.

La technique du disque compact repose sur une méthode optique: un faisceau de lumière cohérente (laser) vient frapper le disque en rotation. Les irrégularités (appelées «pits», cavités dont la longueur varie entre 0,833 et 3,56µm,et dont la largeur est de 0,6µm) dans la surface réfléchissante de celui-ci produisent des variationsbinaires.

Lerayonréfléchi est enregistré par uncapteur.Plus précisément, lorsque le faisceau passe de la surface plane à cette cavité, il se produit desinterférenceslorsque le faisceau ne rencontre qu'une surface plane, l'intensité lumineuse du faisceau réfléchi vers le capteur est maximale, et fait correspondre à cet état la valeur binaire 0. Quand le faisceau passe sur lepit,le capteur détecte les interférences et l'intensité du signal reçu diminue. La valeurbinaire 1est alors attribuée.

En effet, lorsque le laser est émis sur une telle discontinuité, une partie des rayons lumineux émis sera réfléchie depuis le creux, tandis que l'autre partie sera réfléchie depuis le plat. Aussi se crée-t-il une différence de marche entre ces deux rayons réfléchis, c'est-à-dire undéphasageentre les deux ondes.

Or, la profondeur dupitest très spécifique à celle du laser utilisé pour la lecture. En effet, elle estλ/4, avecλla longueur d'onde du laser. Deux ondes issues d'une source cohérente sont dites constructives (c'est-à-dire que leurs amplitudes s'additionnent) lorsque la différence de marche notéeδvérifie: δ=λ·k,aveckun entier relatif. C'est le cas lorsque le laser se réfléchit sur un plat ou un creux (k= 0). Au contraire, lorsque le rayon se réfléchit sur un passage creux/plat (ou plat/creux), où l'onde réfléchie dans le creux parcourt donc la profondeur dupitmultipliée par deux (aller plus retour) soit une distanced= 2λ/4 =λ/2,la valeur de la différence de marche vérifie:δ=λ(k+ 0,5),correspondant à une différence de marche pour des ondes destructives (dont les amplitudes s'annulent).

C'est donc l'intensité du signal lumineux réfléchi sur la piste du support de stockage et reçu par le capteur — lequel associe des variations de tension aux variations d'intensité reçues — qui est codée en binaire (cours de physique de terminale scientifique). Lorsque le disque compact est utilisé comme support pour l’écoute musicale (premières utilisations), l’information binaire est ensuite transformée en un signalanalogiquepar unconvertisseur numérique-analogique.

Dès son apparition, ce support est promu par sesinventeurset les éditeurs musicaux comme offrant une meilleurequalitésonore que les autres supports existants (notamment lesdisques vinyle). Ces qualités sont parfois contestées^{[Par qui?]}et de nouveaux supports sont apparus, dotés d'une résolution supérieure (SACD:Super Audio Compact Disc,ouDVD-A:Digital Versatile Disc Audio). On constate par ailleurs, au cours des années 2010, un regain de popularité du supportvinyle.

Caractéristiques

Les disques compacts sont constitués d’une galette depolycarbonatede 1,2 millimètre d’épaisseur recouverte d’une fine couche d’aluminium(à l'origine, c’était d’une couche d’oret c’est encore le cas 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’offsetet lasérigraphie.Les différentes couches sont déposées par la machine à l'état liquide sur le pourtour du centre du disque et réparties sur la surface par laforce 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 125nm(0,125µm) et 500nmen largeur, et entre 833nmet 3,5µmen longueur. L’espace entre les pistes est de 1,6µm.Pour se donner une idée des dimensions, si le disque était mis à l’échelle d’un stade de football, une alvéole aurait la taille d’un grain de sable. La spirale commence presque au centre du disque pour se terminer en périphérie, ce qui autorise plusieurs tailles de disques.

Un CD est lu par unediode laserde 780nmdelongueur d'ondeà travers la couche de polycarbonate (diamètre du spot: 1,04µm). La différence de profondeur entre une alvéole (creux) et la surface plane ( Boss e) est d’un quart de 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 une alvéole et sur la surface plane. L’interférencedestructive causée par cette réflexion réduit l’intensité de la lumière réfléchie dans une alvéole comparée à une réflexion sur la surface plane. En mesurant cette intensité avec unephotodiode,on est capable de lire les données sur le disque.

Les creux et les Boss es ne représentent pas les « 0 » et les « 1 » des informations binaires. C’est le passage d’un creux à une Boss e ou d’une Boss e à un creux qui indique un « 1 ». S’il n’y a pas de passage Boss e-creux, alors il s’agit d’un « 0 ». On appelle cela un « front » (voircodage Miller). Ensuite, ces données sont soumises au traitementEFM(Eight-to-Fourteen Modulation) utilisé lors du codage des données audionumériques en données numériques pour CD audio, de façon à obtenir les données audionumériques brutes.

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  ImageAFMd'un CD.
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  ImageMEBd'un CD.
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  CD avec couche métallique enlevée.
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  Gouttes d'eau sur un disque compact.

Méthode de fabrication

La fabrication industrielle d’un CD se fait suivant différentes étapes: un CD ainsi produit assure une longévité de l’ordre d'un siècle s'il est stocké et manipulé soigneusement. En comparaison, un CD-R a une durée de vie de l’ordre d'une décennie, du fait de sa sensibilité aux rayons lumineux.

Prématriçage

Leprématriçagecorrespond à la transcription des informations du client sur une bande à neuf pistes, en passant par une phase decorrection d’erreurs,et de formatage des fichiers au formatISO 9660dans le cas d’unCD-ROM.La fonction essentielle du prématriçage est le calcul du code détecteur et ducode correcteur.Ces codes sont contenus sur 288octetsaccolés à 2kod’informations plus des informations de synchronisation et d’en-tête. Ce procédé permet de prévenir les erreurs de transmission.

Une fois cette étape passée, il n’y a plus aucune modification des données à inscrire.

Création du disque matrice

La création du disque matrice, appelé aussi matrice de verre, correspond au marquage des données sur un disque de verre. Le point de départ du disque matrice est une vitre fortement polie, dont les caractéristiques de surface ressemblent de près à celles d'unmiroir astronomique.Cette plaque de verre est couverte d’unsubstratsensible à la lumière, appelé résine photosensible. La couverture de la plaque par un procédé de rotation (dépôt par centrifugation) assure une couche absolument plane et uniforme de 120nmd’épaisseur. C’est l’épaisseur de cette couche qui détermine la profondeur des creux.

L’inscription des données est effectuée grâce à un appareil émettant un rayon laser qui est activé et désactivé en fonction des informations transmises. Le rayon ainsi modulé marque la couche photosensible de la plaque de verre. Le disque de verre est ensuite placé dans un bain de développement. Les emplacements altérés par le rayon sont lavés faisant ainsi apparaître les premiers creux. Après séchage du disque matrice suit lavaporisation sous vided’unefine coucheargentée de 100nm.À ce stade, le disque matrice est lisible par un lecteur spécial qui permet de contrôler la qualité de l’enregistrement.

Galvanisation

Lagalvanisationest une opération qui crée la matrice de production à partir de la matrice de verre. La matrice de verre est plongée dans un bain de galvanisation comportant uneanodedenickel.La couche argentée de la matrice de verre est transformée encathode.Le courant ainsi créé entraîne un déplacement des ions de nickel sur l’anode, couvrant peu à peu la plaque de verre d’une couche de nickel. La séparation de la couche de nickel de son support de verre amène la destruction de ce dernier. Si à ce stade de l’opération les normes de qualité ne sont pas respectées, tout le processus précédent est à refaire. La couche de nickel, copie tirée directement de la matrice de verre, est nommée « original » ou « copie père »: c’est une reproduction en négatif de l’original. Pour éviter une perte de cet original, on en fait une copie appelée « copie mère », qui sert ensuite à tirer les sous-matrices.

Les sous-matrices sont, comme l’original, des négatifs et servent à imprimer les données sur les disques en plastique pendant leur fabrication. Elles sont perforées au centre et polies à l’endos. La qualité du dos de la matrice a une grande influence sur le bruit qui sera perçu par les photorécepteurs des lecteurs de CD-ROM. La rugosité moyenne maximale est de 600nm.Comme l’air, la propreté de l’eau est importante pour la qualité finale du produit.

Fabrication en série

La fabrication en série des disques compacts peut se faire parmoulage par injectionou par pression. Le premier principe consiste en l'injectiondupolycarbonateliquide dans la matrice; le second procédé a pour principe l’impression des cuvettes dans le disque encore chaud parpressage.Le polycarbonate est retenu dans la conception des CD pour ses propriétés telles que la pureté optique, latransparenceet unindice de réfractionconstant.

Les disques ainsi obtenus voient leur face marquée par les données, puis métallisée par une couche d’aluminium de 40 à 50nm.Pour ce faire, l’aluminium est atomisé dans un espace sous vide, et se dépose lentement sur le disque. L’atomisation est obtenue par réchauffement, ou à froid, par un procédé de pulvérisation cathodique. La couche d’aluminium ainsi déposée est enfin protégée par l’application d’un vernis protecteur, à l’aide du procédé de dépôt par centrifugation. Le vernis devient ainsi une couche uniforme de 10µmd’épaisseur. Avant conditionnement, une étiquette est imprimée sur le vernis par le principe de lasérigraphie.

Il existe également des CD dont la face inférieure est noire.

Emballage

Les CD sont couramment protégés par des boîtiers standards enplastique.Ce matériau, bien que fragile (très sensible aux rayures, des fissures apparaissent si l'on appuie dessus et, à l'usage, les pattes permettant l'ouverture du boîtier se cassent), a été choisi pour ses propriétés optiques. Très transparent, il permet la création d'un boîtier attractif, où l'on peut glisser une feuille ou un livret, afin d'améliorer la présentation.

Il existe également des boîtiers deux fois plus fins pour les CD-maxi-single(surtout auRoyaume-Uniet enAllemagne), dits boîtiers «slim», ou encore des doubles boîtiers pour lesdouble albums,voire plus par différents montages. On trouve aussi des pochettes enpapieroucarton(souvent désignés par l’appellationdigipack). Certains albums ont eu une pochette dans d'autres matériaux (verre,métaux,bois,carton recyclé,etc.) dans le cas d'édition limitée ou de promotion en rapport avec le CD.

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  CD dans un boîtier en plastique.
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  Cloche contenant plusieurs CD.
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  CD dans une pochette en papier.

Format audio

Le format de données, connu sous le nom de normeRed Book,est dressé parDutch Electronicsdu groupe Philips qui pos sắc de les droits du CDDA et du logo qui apparaît sur les disques. En termes techniques, il s’agit d’une pistestéréoencodée enPCMà une résolution de 16 bits (linéaire en amplitude, sans compression logarithmique des amplitudes hautes) avec une fréquence d’échantillonnage de 44,1kHz.

Échantillonnage

Carte avec deux CNA TDA1541A S1 de Philips.

Leséchantillonssont ensuite regroupés enframes,chaqueframecomporte six échantillons stéréo (6 × 2 × 16 bits = 192 bits soit 24 octets), plus 8 octets de correction d’erreur et un 1 octet desubcode,soit un total de 33 octets parframe.Lecode correcteurest ajouté pour permettre la lecture d’un disque comportant des salissures ou rayures modérées; il s’agit de deuxcodes de Reed-Solomonà la suite et d’un entrelacement des données effectué entre les deux codages.

L’octetsubcodeest utilisé pour former huit canaux de contrôle (chaque canal ayant undébit binairede 7,35kb/s), dans le CD standard seul, les deux premiers canaux sont utilisés et servent pour indiquer les débuts de pistes, le temps, la préaccentuation, l’autorisation de copie, le nombre de canaux (stéréoouquadriphonie,mais bien que le bit d’indication de quadriphonie existe dans la norme, la façon dont ces canaux supplémentaires doivent être codés n’est pas définie et il n’est donc pas utilisé), les six autres canaux sont utilisés dans les extensions comme le CD+G (permet l’insertion des paroles pour leskaraokés) ou le CD-Text (nom des pistes, auteurs, interprètes).

La fréquence d’échantillonnage de 44,1kHzest héritée d’une méthode de conversion numérique d’un signal audio en signal vidéo pour un enregistrement surcassette vidéoqui était le seul support offrant unebande passantesuffisante pour enregistrer la quantité de données nécessaire à un enregistrement audionumérique (voirmodulation d'impulsion codée). Cette technologie peut stocker six échantillons (trois par canal en stéréo) par ligne horizontale. Unsignal vidéoNTSCpos sắc de 245 lignes utilisables par trame et 59,94 champs par seconde qui fonctionnent à 44 056 échantillons par seconde. De même, un signal vidéoPALouSÉCAMpos sắc de 294 lignes et 50 champs qui permet de délivrer 44 100 échantillons par seconde. Ce système pouvait en outre stocker des échantillons de 14 bits avec des corrections d’erreur ou des échantillons de 16 bits sans correction d’erreur.

Il y a eu un long débat entrePhilipsetSonyconcernant la fréquence et la résolution de l’échantillonnage: Philips privilégiait le 44,100kHzutilisé en Europe et une résolution de 14 bits (la firme néerlandaise ayant déjà développé desCNA14 bits) tandis que Sony voulait imposer le 44,056kHzutilisé auJaponet aux États-Unis, associé à une résolution de 16 bits. C’est pour cela que les premières platines CD étaient équipées de CNA 14 bits (les TDA1540), Philips ayant trouvé le moyen de les utiliser en 16 bits par un sur-échantillonnage 4×: le CNA fonctionnait donc à 176,4kHzau lieu de 44,1kHzet était précédé d’un filtre numérique.Cette fréquence quatre fois plus élevée permettait d’avoir unfiltre passe-basavec une pente beaucoup plus progressive qu’avec les CNA concurrents. Le comportement dans les fréquences proches de 20 000Hzétait plus linéaire avec moins de rotation de phase et le son en était d’autant plus pur.

Structure logique

Un CD, comme unCD-R,est constitué, d'après leOrange Book,de trois zones composant la zone d'information (information area):

• ZoneLead-in:LaLead-In Areacontient des informations décrivant le contenu du support (ces informations sont stockées dans la TOC,Table of Contents). La zone Lead-in s'étend du rayon 23mmau rayon 25mm.
• Zone Programme: LaProgram Areacontient les données et commence à partir d'un rayon de 25mm,elle s'étend jusqu'à un rayon de 58mm.La zone programme peut contenir un maximum de 99 pistes (ou sessions) d'une longueur minimale de 4 secondes.
• ZoneLead-out:LaLead-Out Areacontient des données nulles (du silence pour un CD audio) et marque la fin du CD. Elle commence au rayon 58mmet doit mesurer au moins 0,5mmd'épaisseur (radialement). La zone Lead-out doit ainsi contenir au minimum 6 750 secteurs, soit 90 secondes de silence à la vitesse minimale (1X).

Capacité de stockage et vitesse

Les spécifications du disque compact recommandent unevitesselinéaire de1,22m/s(soit 500tr/minau passage de la diode laser près du bord intérieur de la surface réfléchissante, et200tr/minau bord extérieur de celle-ci) et un pas entre les pistes de 1,59µm.Cela correspond à unCD-ROM(74min) de 120mmde diamètre et d'une capacité de 650Mio(682Mo) de données. 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 de1,197 5m/set un pas entre les pistes de 1,497µm,on atteint une nouvelle capacité maximale de 737Mo(80min). Bien que ces disques pos sắc dent une légère variation de fabrication, ils sont lus par la plupart des lecteurs et seul un très faible nombre de lecteurs les rejettent.

Il existe des disques enregistrables de 99min,capacité obtenue par augmentation de la densité des pistes, mais il s'agit d'uneniche de marché(à cause des problèmes rencontrés au-delà de 80min). La capacité maximale qu’un disque peut annoncer lui-même, en accord avec les spécifications du CD-R, est au plus à 80min.De plus, les marqueurs de temps entre 90 et 99minsur les disques sont normalement réservés pour indiquer au lecteur qu’il lit le début du disque et non la fin. Ces deux problèmes sont fonction des fabricants de disques, desgraveurset deslogiciels de gravure.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.

Une heure de musique non compressée stéréo en 16 bits d’échantillonnage à 44,1kHz,occupe 635Mo(2 canaux × 16 bits × 44 100Hz) / 1 000 > (1 411,2kbit/s× 3 600s) / 8 000 > 635Mofait 60minde musique non compressée) de données (64,4minoccupent 682Moet 74minoccupent 783Mo,747Mio).

Une heure de musique en 192kbit/ssoit compressée par 7,35 (joint stéréo, 16 bits d’échantillonnage à 44,1kHz) (1 411,2 / 192 = 7,35 qui est la compression en 192kbit/s), occupe 86,4Mode données (2 canaux × 16 bits × 44 100Hz) / 1 000 > 1 411,2 / 7,35 compression > (192kbit/s× 3 600s) / 8 000 > 86,4Mofait 60minde musique compressée 7,35 fois). Cette compression permet d'avoir 8,53hsur le support « 80min» (737Mo/ 86,4 = 8,53hpar CD en 192kbit/s) (512min) (8,53 heures × 60 = 512 minutes par CD en 192kbit/s).

Longévité

Les CD de l'industrie (pressés) ont une longévité annoncée initialement entre 50 et 200 ans. Toutefois, les analyses duLaboratoire national de métrologie et d'essais(France)montrent que la durée de vie des CD gravés (CD-R) est nettement inférieure, assujettie aux conditions d'archivage, au support et au graveur. Les causes dudisc rot(en)résident principalement dans la migration d'encresou de solvants à travers la mince épaisseur de plastique qui sépare la face des inscriptions de la couche réfléchissante portant l'enregistrement.

Types

Pile de CD.

Disque compact.

Il existe plusieurs formats de disques compacts répertoriés dans lesRainbow Books,en voici une liste non exhaustive:

• CD audio(CDDA ou CDA):Compact Disc Digital Audioou en français « Compact Disc Audio ». Cette famille comprend également lesSHM CD,lesBlu-spec CDainsi que les DSD CD.
• Blu-spec CD (l'appellation commerciale d'un Compact Disc): conçu selon un processus propriétaire, lancé parSonyfin2008.Son nom vient du fait que son processus de fabrication est celui utilisé pour la création desBlu-ray.En lieu et place d'un rayoninfrarougestandard, un laser bleu est utilisé pour créer les encoches numériques sur la matrice mère, qui sera dupliquée par moulage. En raison de sa finesse, le laser bleu crée des encoches plus précises d'une largeur minimale de 125nm(contre 500nmpour un CD standard, et 780nmpour unDVDouSuper Audio CD), qui diminueraient le nombre d'erreurs dans la lecture numérique. Cela ne change aucunement le format CD (PCM 44,1kHz,16bits) ni la longueur des encoches numériques gravées dans le disque. Un Blu-spec CD peut donc être lu par n'importe quelle platine CD conventionnelle à rayon laser rouge (longueur d'onde780nm) et ne nécessite aucunement l'emploi d'un laser bleu.
• Super High Material Compact Disc (SHM-CD): mis au point en2008conjointement par les firmesJVCetUniversal Japanafin de concurrencer le DSD-CD (voir ci-dessous). Lancé en avant-première au Japon cette même année, il s'est vendu à 750 000 exemplaires. Son introduction en France s'est faite courant 2009. Il consiste en un Compact Disc lisible par toute platine conventionnelle du marché, à ceci près que, selon ses concepteurs, son gain en volume approche les 30 % sur l'ensemble du spectre sonore. Ce gain provient d'une transparence des données accrue, due à la découverte d'une nouvelle formule depolycarbonate(plastiqueconstituant la famille desCompact Discs,DVDetSuper Audio CD), translucide à l'œil humain, mais en réalité beaucoup plus limpide pour le rayon laser delongueur d'onde780nmdont sont équipés les lecteurs de CD. Cette transparence des données diminue la distorsion. En outre, ce nouveau type de polycarbonate résiste mieux aux dégradations (rayures, incrustations de poussière, sensibilité à la lumière et à la température) que celui d'un CD ordinaire. Le SHM CD est, à l'heure actuelle, peu représenté en magasins en France, et s'obtient la plupart du temps enVPCvia internet. Ce format connaît un véritable engouement au Japon, avec une grande quantité de rééditions ou de sorties d'albums. Techniquement, rien n'explique un lien entre une transparence accrue du support par rapport au produit standard et un gain perceptible en qualité audio. Des différences peuvent provenir d'un traitement spécifique du son avant pressage. LeSHM CDest commercialisé souvent beaucoup plus cher que le même programme vendu en disque compact. Or, le prix d'un polycarbonate éventuellement de meilleure qualité optique n'augmenterait le prix de revient que de quelques centimes d'euro par unité.
• DSD-CD: disque compact conventionnel (donc lisible par n'importe quel lecteur de CD du marché) issu par conversion d'unmasterréalisé enDSD(DSD →PCM), lui permettant d'avoir une meilleure définition qu'avec un master habituel d'origine PCM (PCM → PCM). Il est fréquent que l'on rafraichisse ce résultat au moyen d'un processeur Sony SBM (Super Bit Mapping) spécialement adapté pour ces conversions DSD: il s'agit du Super Bit Mapping Direct.Il convient de noter que cette technologie est toujours employée dans le cas d'un Super Audio CD hybride, car la couche Compact Disc est en soi un DSD-CD, étant systématiquement réalisée à partir du master DSD utilisé pour la couche haute définition du même disque.En 2013, il existe un cas particulier de DSD-CD: après avoir sorti l'albumParanoiddeBlack Sabbathen formatSHM SA-CDle25 août 2010,Universal Japandécide d'en utiliser le master DSD pour sortir ce même album le24 novembreau formatSHM CD(voir ci-dessus), destiné à conforter les auditeurs dépourvus de lecteur deSuper Audio CD,ne pouvant écouter leSHM SA-CD.Ce disque, étant unSHM CDréalisé à partir d'un master DSD, est donc unSHM-DSD-CD,combinant les deux technologies. Le DSD-CD peut en outre être perçu comme un intermédiaire tamisant larivalité concurrentielle entre le DSD et le PCM.
• CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory), officiellement « cédérom » en français: support destockage informatique.
• GD-ROM:format du Compact Disk développé parSegapour sa console de jeuxDreamcast.
• CD-i(Compact Disc interactif): ses spécificités sont définies dans leGreen Book.Les premiers lecteurs CD-i ont été commercialisés en1991.
• CD Extra (ouEnhanced CDou « disque amélioré »): disque compact réunissant en premier une session ne contenant que les pistes audio et une session ne contenant que des données. Les CDOpenDiscsont techniquement desCD Extra.Dans les lecteurs de disques audio (par exemple autoradios etchaînes hi-fi), seule la session audio de ce type de disque est lisible. Les disques audioCopy Controlcréés par certainsmajorssont desCD Extra.Ce type de disque ne garantit pas d'être lisible dans tous lecteurs de CD (autoradios,chaînes hi-fi,etc.). Voir aussi la normeBlue Book.
• CD en mode mixte: disque compact réunissant en premier une session ne contenant que des données et une session ne contenant que des pistes audio. Il est parfois employé comme support de jeu vidéo, la première session (de données) contenant leprogramme-jeu tandis que les musiques du jeu sont dans la seconde (l'audio).
• CD-RCompact Disc Recordable:disque inscriptible une seule fois.
• CD-RWCompact Disc Rewritable:disque réinscriptible.
• CD+G:Compact Disc + Graphics,disque compact et Images.
• VCD:Video Compact Disc,disque compact vidéo.
• Super Vidéo CD:Super Video Compact Disc,Super compact disque vidéo.
• Super Audio CD:un des formats du Compact Disc créé par Sony et Philips en 1999 et répertorié dans leScarlet Book.C'est un disque compact nécessitant l'emploi d'un lecteur spécial, capable dereproduction multicanaleaussi bien que de reproductionstéréophonique,d'une fréquence d’échantillonnage 64 fois supérieure à celle du Compact Disc ordinaire. Il est également capable de technologie « hybride », comportant une deuxième couche CD lui permettant d'être lu par toute platine CD ordinaire en qualité CD.
• CD Audio DTS:disque compact contenant de l'audio compressé en DTS. Les CD Audio de ce type nécessitent un lecteur capable de décoder le DTS et n'émettent que du bruit quand ils sont lus dans un lecteur de CD audio classique.
• LaserDisc:disque compact contenant de l'audio numérique et de la vidéo analogique, à la manière desLaserDisc.Les CD Vidéo contiennent une ou deux pistes audio lisibles sur un lecteur de CD classique et jusqu'à 5 minutes de vidéo analogique, lisible uniquement sur un lecteur de LaserDisc.
• AVCD:disque compact contenant de la vidéo numérique au format Vidéo CD sur les premières pistes et de l'audio numérique en format CD Audio sur les pistes suivantes.

Les appareils de lecture pour CD-audio ne sont pas conçus pour lire les CD-ROM;a contrario,les lecteurs de CD-ROM peuvent aussi lire les CD-audio. Il existe aussi des CD « hybrides » contenant de l’information audio (lisible par un lecteur audio) et des informations d’autres types (texte, vidéo, images,etc.), lisibles par un lecteur de CD-ROM (CD en mode mixte etCD Extracités plus haut).

Avec l’apparition de la méthode de compression audioMP3(MPEG-1/2 Audio Layer 3) en1997,des lecteurs audio pouvant lire des pistes MP3 sur unCD-R(W)et les jouer comme un CD audio traditionnel ont été développés. L’intérêt du format MP3 est qu’il permet de stocker de 4,41 (1 411 / 320 = 4,41) à 11 (1 411 / 128 = 11) fois plus de musique que sur un CD audio avec une dégradation plus ou moins perceptible de la qualité sonore en fonction du débit auquel le disque / le morceau a été compressé. Il est possible de compresser jusqu'à 176 fois (1 411 / 8 = 176), moyennant une forte dégradation de la qualité.

Le CD audio (matériel) se vend beaucoup moins, principalement du fait de l'apparition au début duXXI^esiècle d'autres supports destockageet d'appareils d'écoute plus légers, plus compacts, avec plus de capacités (lecteurs portatifs àmémoire flashintégrée), et parallèlement de l'extension du réseau Internet, permettant une diffusion sous formedématérialisée(dans un premier tempsclandestinepuis peu à peu via des plates-formes de diffusion légales, proposant des morceaux ou des albums entiers entéléchargementou enécoute instantanée).

Voir aussi

Bibliographie

• (de)Hartmut Gieselmann,Gegen das Vergessen. US-Forscher prüfen Lebensdauer von [beschreibbaren] CDs und DVDs,Heise-Verlag,janvier 2005,p.44.
• (de)Jürgen Karl Lang,Das Compact Disc Digital Audio System: ein Beispiel für die Entwicklung hochtechnologischer Konsumelektronik,Aachen, Hochschulbibliothek der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule,2012(ISBN3-00-001052-1,DNB1020294728).
• (de)Rolf Müller,Musik und Technik. Die Gitarre und die silberne Scheibe.,nova giulianiad(ISSN0254-9565),p.54 ff.
• (de)Ken C. Pohlmann,Compact-Disc-Handbuch: Grundlagen des digitalen Audio, technischer Aufbau von CD-Playern, CD-Rom, CD-I, Photo-CD,IWT,1994(ISBN3-88322-500-2).
• (de)Kees A. Schouhamer Immink,«The Compact Disc Story»,Journal of theAudio Engineering Society,‎mai 1998,p.458–465.

Articles connexes

• Lecteur de CD
• Crise du disque
• Major du disque(label discographique,label discographique indépendant)
• Protection anticopie

Liens externes

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