Evolution des supports de stockage, partie 2: stockage optique

Bonjour à tous! Il s'agit de la deuxième partie du matériel sur l'évolution des supports d'information. Permettez-moi de vous rappeler que dans le premier article, nous avons parlé des premiers périphériques de stockage - les cartes perforées, et avons également prêté attention aux films magnétiques et aux disquettes. Aujourd'hui, nous parlerons de dispositifs plus familiers pour nous, à savoir les lecteurs optiques.

En 1969, IBM travaillait encore dur pour créer la première disquette et les ingénieurs du fabricant d'électronique néerlandais Philips terminaient déjà les travaux sur un support optique appelé LaserDisc. Beaucoup de gens croient à tort que LaserDisc a été la première technologie d'enregistrement optique au monde, mais ce n'est pas tout à fait vrai. 10 ans avant cet événement, en 1958, les frères Paul et Jame Gregg créaient déjà une technologie similaire. La différence entre ces supports optiques était que la conception des frères Gregg fonctionnait en mode de transmission de lumière, tandis que la technologie Philips utilisait la lumière réfléchie.

En 1961, Greggi a breveté leur technologie, mais n'a pas pu en faire un produit commercial, vendant par la suite les droits sur les supports optiques de MCA en 1968. Philips et MCA ont estimé qu'ils n'avaient pas besoin de concurrence et ont décidé d'unir leurs forces. Le fruit de leur travail a été le lancement commercial de LaserDisc en 1972.



Au moment où Laserdisc est arrivé, les formats de cassettes VHS et Betamax étaient déjà réussis. Malgré le fait que Laserdisc avait de nombreux avantages par rapport aux cassettes, il ne pouvait toujours pas être demandé. En Europe, il a été rencontré assez froidement, et les principaux marchés de cette technologie étaient les États-Unis et le Japon. Le premier film sorti sur Laserdisc était Jaws. C'est arrivé en 1978. Et le dernier est le tableau «Ressusciter les morts» en 2000. Fait intéressant, la production de lecteurs Laserdisc s'est poursuivie jusqu'en 2009, lorsque Pioneer a sorti le dernier lot de ces appareils.

Une alternative beaucoup plus réussie au Laserdisc était le standard Compact Disc (CD), sorti en 1982. Une alliance de Sony et Philips développait ce format. Initialement, on supposait que les CD ne seraient utilisés que pour stocker des enregistrements audio sous forme numérique, mais avec le temps, ils ont commencé à être utilisés pour stocker des fichiers de tout type. À bien des égards, cela a été rendu possible grâce aux efforts d'Apple et de Microsoft, qui ont commencé à installer des lecteurs de CD dans leurs ordinateurs depuis 1987.

Quant au lecteur CD, il est assez simple. Le CD lui-même est un substrat en polycarbonate recouvert d'une fine couche de métal. Cette couche est protégée par un vernis sur lequel sont appliquées des images, des inscriptions et d'autres marques d'identification externes du disque.



Les informations enregistrées sur le CD se présentent sous la forme d'une spirale de creux, ou «creux», déposés sur la face arrière du disque. La taille d'une fosse est généralement d'environ 500 nm de largeur et de 850 à 3500 nm de longueur. Dans le même temps, la profondeur de la fosse atteint 100 nm. La distance de chaque fosse à ses voisins est généralement d'environ 1,6 microns. Cette distance est appelée la terre. Les informations sont lues à partir du CD à l'aide d'un faisceau laser qui forme un point lumineux avec un diamètre d'environ 1,2 microns, soit 0,4 microns de moins que la distance entre les puits adjacents. Dans le cas où le faisceau "repose" sur le terrain, la photodiode réceptrice capte le signal d'intensité maximale et le reconnaît comme une unité logique. Lorsque le laser frappe la fosse, la lumière est diffusée et absorbée, puis réfléchie par le substrat en polycarbonate.Dans ce cas, la photodiode capte la lumière de moindre intensité et elle est reconnue comme un zéro logique.

Pendant de nombreuses années après l'avènement du CD, son volume maximum est resté autour de 650 Mo. Sur un disque d'une telle capacité, il était possible de stocker environ 74 minutes d'audio de haute qualité. Ce n'est que dans les années 2000 que le volume des CD est passé à 700 Mo. Également en vente, vous pouvez trouver des disques de 800 mégaoctets.

Lorsque la technologie CD est apparue pour la première fois, les disques compacts étaient destinés à la lecture uniquement: même au stade de la production, les informations étaient enregistrées sur un disque en appliquant des piqûres sur un substrat. Et puis une couche réfléchissante et un vernis protecteur ont été appliqués sur le substrat. Cependant, peu de temps après l'avènement du CD, les utilisateurs voulaient graver eux-mêmes des informations sur les disques. Cela a incité Philips et Sony à développer la norme CD-R (Compact Disc-Recordable). Ainsi, les premiers disques compacts destinés à un seul enregistrement sont apparus en 1988.

De par leur conception, les disques CD-R ne diffèrent de leurs prédécesseurs que par la présence d'une autre couche entre le substrat et le réflecteur. Cette couche était faite de colorant transparent organique. Le colorant avait une propriété intéressante: sous l'influence de la chaleur, il s'effondrait et s'assombrissait. En fait, ces caractéristiques physiques de la couche organique ont permis de réaliser la capacité d'écrire des informations sur le disque. Pendant l'enregistrement, le laser d'un lecteur d'écriture spécial a changé sa puissance, brûlant des points individuels dans la couche de colorant. À la lecture ultérieure, ces zones assombries ont été perçues par la photodiode comme des piqûres ou zéro logique.

Comme mentionné ci-dessus, l'écriture d'informations sur un CD-R n'était possible qu'une seule fois. Et c'était le principal inconvénient de ce format. L'enregistrement multiple d'informations est devenu possible en 1997 avec la sortie de la norme CD-RW (Compact Disc-Rewritable).

La conception du CD-RW a complètement coïncidé avec le dispositif CD-R, à l'exception de la couche entre le substrat et le réflecteur. Le colorant organique a été remplacé par un matériau actif inorganique - un alliage de chalcogénures. Comme la matière organique, l'alliage s'est assombri sous l'influence d'un puissant faisceau laser. L'assombrissement s'est produit à la suite du passage d'une substance d'un état cristallin d'agrégation à un état amorphe. Contrairement à la matière organique, l'alliage de chalcogénure pourrait revenir à son état cristallin d'origine, ce qui offrait la possibilité d'enregistrer plusieurs fois sur disque.

Un an avant l'avènement du format CD-RW, les DVD (Digital Versatile Disc) sont apparus. L'histoire derrière le DVD est assez divertissante. Il trouve son origine au début des années 90, lorsque Philips et Sony se sont engagés dans le développement de la technologie MMCD (Multimedia Compact Disc), et l'alliance, qui comprenait Toshiba, Time Warner, Hitachi, Pioneer et quelques autres, a travaillé pour créer la norme SD (Super densité). Les deux coalitions ont activement vanté leur technologie, mais sous la pression d'IBM, qui craignait une répétition de la «guerre des formats» entre VHS et Betamax, elles ont compromis. C'est ainsi qu'est née la technologie DVD.

Une caractéristique du format DVD est qu'il a été développé à l'origine pour remplacer les cassettes vidéo vieillissantes. Par conséquent, la première fois que l'abréviation DVD a été décidée à déchiffrer en tant que disque vidéo numérique. Cependant, plus tard, il s'est avéré que les DVD sont idéaux pour stocker tout type de données, et le nom précédent a été rapidement changé en Digital Versatile Disc.

La conception du DVD-ROM n'est pas si différente du CD standard précédent. Dans la technologie DVD, la taille des fosses a été réduite, donc pour la lecture de tels disques, il est devenu possible d'utiliser un laser rouge avec une longueur d'onde de 635 ou 650 nm. A titre de comparaison: les CD ont été lus avec un laser d'une longueur d'onde de 780 nm. De plus, les pistes des stands ont commencé à être plus proches les unes des autres. Cela a permis d'augmenter considérablement la densité d'enregistrement et, par conséquent, un DVD simple couche contenait 4,7 Go de données - 6,5 fois plus qu'un CD. Il convient également de noter que la conception du DVD prévoit l'utilisation de deux plaques d'une épaisseur de 0,6 mm chacune au lieu d'une de 1,2 mm dans le CD. Grâce à cela, il est devenu possible d'enregistrer des informations sur DVD en deux couches - dans la couche inférieure habituelle et dans la couche supérieure translucide.


Afin de lire les informations d'un disque à deux couches, le laser devait changer de foyer en changeant la longueur d'onde. Le principal avantage de ces «disques» était un volume doublé - 8,5 Go. De plus, après un certain temps, des DVD double face sont apparus, y compris des DVD double couche. La capacité de ces appareils a atteint un impressionnant 17 Go.

En 1997, les premiers disques conçus pour l'enregistrement unique d'informations sont apparus à la vente. Ils ont obtenu l'étiquette DVD-R. Et déjà en 1999, on pouvait voir en vente des appareils DVD-RW, sur lesquels des informations pouvaient être enregistrées plusieurs fois. Lors de la création de ces deux formats, les mêmes principes ont été utilisés qui étaient à la base des disques CD-R et CD-RW: entre le substrat et le réflecteur était une couche de matière organique ou inorganique qui, sous l'influence d'un laser, a pu simuler des piqûres.

Ces deux normes, DVD-R (W), ont été proposées par DVD Forum Alliance. En plus de cela, cette organisation a également développé le format DVD-RAM, qui se compare favorablement au DVD-RW avec une vitesse de lecture plus élevée et un grand nombre de cycles de réécriture (jusqu'à 100000, alors qu'un disque DVD-RW ne pouvait être réécrit que 10 mille fois). Cependant, le format DVD-RAM n'était pas compatible avec les DVD-RW et les lecteurs de DVD conventionnels ne pouvaient donc pas lire ces disques. Pour cette raison, la technologie n'a pas reçu beaucoup de distribution.



En 2002, Sony et Philips, qui ne faisaient pas partie du DVD Forum, ont introduit la technologie DVD-R (W) rétrocompatible DVD + R (W). Le nouveau format se distingue de la version «moins» par le marquage, qui simplifie considérablement le positionnement de la tête de lecture et d'autres matériaux de la couche réfléchissante. De plus, sur DVD + R (W), les informations étaient enregistrées par dessus l'ancienne, comme sur les cassettes vidéo, tandis que pour l'enregistrement sur DVD-R (W), il fallait d'abord effacer toutes les données du disque. Cela a également eu un effet positif sur la vitesse d'écriture des périphériques DVD + R (W).

Avec cela, le potentiel de la technologie DVD a été épuisé, et la prochaine étape dans l'industrie a été la sortie d'une nouvelle génération de lecteurs optiques: Blu-ray et HD DVD. Ils ont vu le jour en 2006. Le format Blu-ray a été développé par le consortium de la Blu-ray Disc Association, qui comprenait de grandes sociétés telles que Sony, Panasonic, Samsung, LG et bien d'autres. Et la création de la technologie HD DVD a impliqué des fabricants japonais: NEC, Toshiba et Sanyo. Les deux formats utilisaient un laser bleu-violet d'une longueur d'onde de 405 nm, ce qui a encore permis une augmentation significative de la capacité du disque. Ainsi, un disque Blu-ray monocouche contient 25 Go de données et HD DVD - 15 Go.

En général, les caractéristiques des Blu-ray et HD DVD étaient très similaires. Mais les studios de cinéma américains ont clairement indiqué qu'ils ne prendraient pas en charge les deux technologies en même temps. La «guerre des formats» a duré deux ans. Pendant ce temps, la grande majorité des studios de cinéma ont préféré la norme Blu-ray et, en février 2008, Toshiba a annoncé l'arrêt du développement et de la prise en charge du HD DVD.

Depuis lors, le Blu-ray reste le seul acteur sur le marché des lecteurs optiques. Pendant ce temps, les disques BD-R et BD-RE sont apparus pour un enregistrement unique et multiple. De plus, en 2009, la technologie Blu-ray 3D a été introduite, conçue pour stocker et lire du contenu vidéo en trois dimensions. Et au début de l'année prochaine, le lancement des premiers films 4K sur disques optiques Blu-ray Ultra HD aura lieu. La nouvelle norme prend en charge les résolutions de 3840 x 2160 pixels, les formats audio Dolby Atmos et DTS: X, la technologie HDR et le balayage haute fréquence (jusqu'à 60 images par seconde). La capacité de ces disques sera de 50, 66 ou 100 Go.

(À suivre…)

Source: https://habr.com/ru/post/fr387287/