La société nord-américaine Philips dévoile la vidéo sur disque compact (CD)
Au milieu des années 1970, les ingénieurs de la société d’électronique néerlandaise Philips ont estimé qu’ils avaient développé exactement ce que le monde attendait. Ils l’ont appelé le vidéodisque Laser-Vision. Il s’agit d’un disque à balayage optique qui donne une heure de vidéo et de son en couleur. Malheureusement pour Philips, le vidéodisque est arrivé trop tard : trop de gens possédaient déjà un magnétoscope. Sans se décourager, les ingénieurs ont poursuivi leur développement et, au début de 1979, Philips a dévoilé une version allégée du vidéodisque, beaucoup plus petite et ne contenant que du son. Il s’appelait le disque compact.
En raison de l’accueil très favorable du système de disque compact, Philips a estimé qu’il disposait d’un nouveau standard mondial pour remplacer le disque de gramophone conventionnel (et vulnérable). Sagement, il s’est mis d’accord avec Sony pour perfectionner le système. Le premier lecteur de disque compact a été mis en vente au Japon à la fin de 1982 et en Grande-Bretagne six mois plus tard. A cette époque, un lecteur coûtait environ 500 £ et les disques environ 10 £. Maintenant, un peu plus de quatre ans et demi plus tard, un joueur raisonnablement bon peut être acheté pour moins de 200 £, et on s’attend à ce que les prix soient inférieurs à 100 £ d’ici Noël. Les disques ont cependant légèrement augmenté de prix à environ 12-14 £.
Technique de fabrication
Le master (ou blank) est constitué d’un disque de verre qui est meulé et poli jusqu’à la planéité optique – voir Fig. 1. Celui-ci est recouvert d’une couche de résine photosensible dont l’épaisseur est contrôlée très précisément. Le revêtement est cuit au four, après quoi le disque est prêt à être coupé. Strictement parlant, le terme « découpage » est incorrect, car l’enregistrement est réalisé photographiquement, mais en raison de certains parallèles avec la production d’un disque vinyle pour phonographe, il a été retenu.
La découpe est effectuée par un laser à hélium – néon (He Ne) fonctionnant en continu, dont l’intensité est modulée par le signal audio via un modulateur acoustique. En l’absence de signal audio, la lumière peut traverser le modulateur, mais avec une entrée audio, la lumière est diffusée. Le laser se déplace du centre du disque vers l’extérieur lorsque le maître tourne. La vitesse de rotation du disque est réduite progressivement de manière à garantir que la vitesse du faisceau laser sur la surface de l’ébauche reste constante
La résine photosensible est ensuite développée au cours de laquelle les zones non exposées sont durcies. Une gravure ultérieure supprime les zones exposées, ce qui a pour effet de créer des piqûres à la surface de la réserve, comme illustré à la Fig. 3. Ces piqûres représentent les informations numériques de l’entrée audio.
Le disque reçoit ensuite une fine couche d’argent pour le rendre électriquement conducteur. A ce stade, il serait possible de produire un disque compact commercial à partir du master. Cependant, pour conserver le master, seuls quelques exemplaires (négatifs), dits « pères », sont réalisés. A partir de celles-ci, un certain nombre de copies intermédiaires (positives), appelées « mères », sont créées, et celles-ci produisent à leur tour un certain nombre de « fils » (négatifs). Les fils sont les matrices utilisées pour estamper les disques compacts. Puisqu’il y a un nombre pair de processus, le disque compact est identique au maître.
Le disque compact est composé de polyméthylméthacrylite de 1,2 mm d’épaisseur, mieux connu sous le nom de Perspex, ou de Makrolon, un plastique polycarbonate. La surface de la face du CD contenant les informations audio est ensuite recouverte d’une fine couche d’aluminium, suivie d’une couche protectrice de laque. L’épaisseur de la couche d’aluminium est de l’ordre de 10 pm seulement, tandis que celle de la laque est d’environ 5-10 pm. Cette face du disque est appelée face étiquette, car l’étiquette d’identification est imprimée ou apposée ici. Les informations sont lues à partir du disque par un laser situé sur la face inférieure, c’est-à-dire à travers le Perspex ou le Makrolon. Le laser voit donc les creux comme des bosses. Une construction typique d’une unité de lecture laser est illustrée à la Fig. 4
Structure du disque compact
La figure 5 donne une vue en coupe d’un disque compact. La piste d’introduction contient toutes les informations nécessaires concernant la musique ou le discours enregistré. Au total, quelque 20 000 pistes sont contenues dans la surface d’enregistrement de 33 mm de large. Les données numériques sont définies par la longueur des fosses et la distance entre elles. La longueur des piqûres varie de 833 nm à 3,56 prn, leur largeur est de 500 nm et leur profondeur est de 110 nm. La distance entre deux voies adjacentes est de 1,6 h. Le disque contient environ 7 x109 bits. A une vitesse linéaire constante-CLV-de 1,2 ms-‘, le temps de lecture maximum est de 74 minutes.
Le Perspex à partir duquel la base du disque est faite a un indice de réfraction, n, de 1,46. Le diamètre du faisceau laser lorsqu’il pénètre dans le Perspex est de 0,8 mm, mais en raison de la réfraction, il est réduit à 1,7 um au niveau de la surface d’enregistrement – voir Fig. 6. Ce petit diamètre est l’une des raisons pour lesquelles, par exemple, une particule de poussière de 0,5 mm n’affecte pas la reproduction du disque
Fosses et morceaux
Les creux et la surface réfléchissante (aluminium) représentent respectivement Os et Is logiques. Lorsque le faisceau laser est focalisé sur une fosse, idéalement aucune lumière ne devrait être réfléchie. Pour y parvenir, la profondeur de la fosse, a, est approximativement égale à 114n, où A est la longueur d’onde de la lumière laser et n est l’indice de réfraction de la base du disque.
Étant donné que le diamètre du faisceau laser au niveau de la surface d’enregistrement est de 1,7 pm et que la largeur d’un creux est de 0,5 pm, une partie de la lumière est réfléchie par le creux. En raison de la relation entre la profondeur du pjt et la longueur d’onde de la lumière laser, il y aura une différence de phase entre la lumière réfléchie par une fosse et celle réfléchie par la couche d’aluminium de 2414=180° (dans un cas idéal). Cela signifie qu’en raison de l’effet d’interférence, les deux faisceaux lumineux réfléchis s’annulent. En pratique, cette annulation ne sera cependant pas totale, mais la diminution de la lumière réfléchie totale n’en est pas moins suffisante pour actionner le bloc détecteur de focalisation. La lumière réfléchie est par conséquent modulée d’une manière qui dépend de la longueur de la fosse.
Le système optique
Le laser, le système optique et le détecteur sont contenus dans une seule unité, comme illustré à la Fig. 7. Les ensembles de lentilles de collecte et de télescope focalisent la lumière émanant de la diode laser. Les prismes de correction le façonnent en un faisceau annulaire. Ce faisceau est dévié par un ensemble miroir d’acheminement vers un ensemble séparateur de faisceau polarisant et plaque 1/4, où le plan de polarisation est décalé de 90°. De là, le faisceau passe à travers l’objectif jusqu’à la surface d’enregistrement du CD. La lumière réfléchie est prélevée sur l’objectif, alignée parallèlement, puis tombe sur la plaque A/4. Le plan de polarisation est à nouveau décalé de 90°, après quoi le séparateur de faisceau dirige le faisceau vers le prisme d’erreur de focalisation, d’où il se déplace vers le détecteur (photo-capteur).
Fréquence d’échantillonnage
La fréquence d’échantillonnage doit être supérieure à deux fois la fréquence de la fréquence audio la plus élevée que le système doit traiter. Compte tenu également de l’exigence d’anticrénelage, une norme mondiale de 44,1 kHz a été choisie. Avec une fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz, la plage de fréquences audio supérieure doit être limitée juste au-dessus de 20 kHz. Bien que cela soit considéré comme satisfaisant par beaucoup, il y en a aussi beaucoup qui pensent que cette limitation est inacceptable. Étant donné que les fabricants de lecteurs de CD ne peuvent pas modifier la fréquence d’échantillonnage convenue, ils ont développé une technique appelée filtrage numérique ou suréchantillonnage. Dans le suréchantillonnage, la fréquence d’échantillonnage d’origine est apparemment doublée ou même quadruplée par des moyens électroniques. En double suréchantillonnage, il y a 44 100 échantillons réels qui sortent du disque,
A l’heure actuelle, il n’y a qu’une dizaine de producteurs de CD dans le monde occidental et deux en URSS. La plupart d’entre eux se sont fait un nom grâce à la production de disques phonographiques et existent depuis longtemps.Le plus grand producteur de CD est actuellement PolyGram, une filiale de Philips, avec des usines en Allemagne fédérale et en Grande-Bretagne. La première société britannique à produire des CD a été Nimbus of Monmouth, qui a débuté en 1984. Il y a maintenant aussi Thorn -EMI à Swindon. Étant donné que la production mondiale ne s’élève actuellement qu’à environ 100 millions par an, il est clair qu’avec près de 20 millions de lecteurs de CD en service dans le monde occidental, la demande dépasse l’offre, ce qui maintiendra le prix du disque à un niveau élevé. Il faudra encore un an environ avant que l’offre ne commence à rattraper la demande : ce n’est qu’alors que les prix des CD risquent de baisser par rapport à leur niveau actuel.
Le plus gros goulot d’étranglement de la production est la métallisation du disque avec de l’aluminium qui garantit que le disque peut être lu par le laser du lecteur. Jusqu’à récemment, cela se faisait dans de grandes chambres contenant des centaines de disques à la fois. Il faut environ 15 minutes pour faire le vide dans la chambre et encore 10 minutes pour déposer l’aluminium. Les nouvelles machines de Balzer en Suisse réduisent le temps de cycle de plus de moitié. Ces chambres d’évaporation sont maintenues sous vide permanent. Les disques sont chargés à une extrémité sur un convoyeur et passés à travers une série de cloisons qui créent un gradient de pression de l’atmosphère au vide poussé et jusqu’à l’atmosphère à nouveau.
Malgré les procédures strictes de salle blanche dans les usines de production de CD (dans la plupart des cas, le disque n’entre pas en contact avec l’homme tant qu’il n’a pas reçu le vernis de protection : toutes les opérations précédentes sont effectuées par des robots), le taux de rejet reste élevé à plus de 10% sur l’ensemble du processus de production. Il faut bien sûr comprendre que cela implique pas moins de 60 étapes depuis le mastering de la bande, en passant par le mastering du disque, la galvanoplastie, le pressage, la métallisation, etc., jusqu’au packaging.
Un aspect intéressant de l’implantation d’une usine de production de CD est que les fondations doivent être très stables : la roche profonde est privilégiée, car son mouvement naturel ne dépasse pas quelques micromètres à très basse fréquence. Cette exigence de stabilité devient claire lorsqu’on se rend compte que les dimensions des pistes des disques maîtres à haute densité sont inférieures à 1 micromètre.
Le CD vidéo
Lors de la préparation de cet article, Philips, Sony et un certain nombre d’autres fabricants japonais ont annoncé le lecteur CDV. Ce type de lecteur, dont le lancement commercial est prévu à l’automne prochain, peut aussi bien prendre en charge les disques compacts audio normaux que les nouveaux disques CDV qui contiennent 5 minutes de vidéo couleur ainsi que 20 minutes de son uniquement. Il semble que ces fabricants aient l’intention d’utiliser CDV comme moyen de commercialiser des vidéoclips de musique pop. Polygram, la filiale de fabrication de disques, de CD et de bandes de Philips en Allemagne fédérale, soutient pleinement le nouveau système et affirme que la plupart des grandes maisons de disques du monde ont confirmé leur soutien. Le signal d’image vidéo est enregistré vers le bord extérieur du disque, où il est plus facile d’obtenir une vitesse de poursuite élevée. Normalement, un disque audio numérique tourne entre 196 et 486 tr/min pour donner une vitesse linéaire constante (vitesse de poursuite laser) de 1,2 m/s. C’est trop lent même pour la vidéo analogique. Le hic avec le nouveau système est qu’il est lié aux normes TV, du moins en ce qui concerne la partie vidéo. Pour les disques PAL CDV, à 25 images/s, la vitesse de rotation varie de 1512 à 2250 tr/min, ce qui lui confère une CLV comprise entre 9,2 et 10,2 m/s. Pour la vidéo NTSC (30 images/s), la vitesse de rotation sera de 1815 à 2700 tr/min, résultant en une vitesse de poursuite laser comprise entre 11 et 12 m/s. la vitesse de rotation varie de 1512 à 2250 tr/min, lui conférant une CLV comprise entre 9,2 et 10,2 m/s. Pour la vidéo NTSC (30 images/s), la vitesse de rotation sera de 1815 à 2700 tr/min, résultant en une vitesse de poursuite laser comprise entre 11 et 12 m/s. la vitesse de rotation varie de 1512 à 2250 tr/min, lui conférant une CLV comprise entre 9,2 et 10,2 m/s. Pour la vidéo NTSC (30 images/s), la vitesse de rotation sera de 1815 à 2700 tr/min, résultant en une vitesse de poursuite laser comprise entre 11 et 12 m/s.
Aspects commerciaux
Au cours des années 1980, le marché de l’équipement audio en général a connu une croissance modérée en taille, mais à peine en valeur. L’exception a été le secteur des lecteurs de CD, qui a connu un boom vers la fin de l’année dernière qui s’est poursuivi cette année. On estime à 192 000 le nombre de lecteurs vendus pour les seuls mois de novembre et décembre, soit un triplement par rapport aux mêmes mois de 1985. Si ces nouveaux acheteurs suivent les habitudes d’achat de leurs prédécesseurs, la vente de CD devrait augmenter assez fortement. L’enquête CD de Gramophone Magazine a montré que 69 % des propriétaires de lecteurs CD possèdent plus de 20 disques. Cependant, bien que les disques compacts offrent une qualité jusqu’ici inaccessible, à près de deux fois le prix des disques vinyles et des cassettes, ils s’adressent toujours principalement aux passionnés de musique.
Les chiffres que vient de publier la British Radio & Electronic Equipment Manufacturers’ Association (voir tableau) montrent qu’au cours de l’année dernière, les livraisons de lecteurs de CD ont été plus de quatre fois supérieures au niveau atteint en 1985. Le développement majeur en 1986 a été la disponibilité croissante de produits combinés, principalement des centres de musique CD, ce qui a contribué à un niveau élevé d’intérêt des consommateurs. Ces produits représentaient plus d’un dixième des livraisons totales des centres de musique. Le secteur des séparations CD a été très actif et a plus que triplé par rapport aux résultats de 1985. Celles-ci représentent une croissance plus rapide que celle réalisée par tout autre produit électronique grand public.
En 1987, la société nord-américaine Philips Company a lancé le disque compact vidéo (CD-V), une version au format CD de 12 cm (4-3/4 pouces) de l’ancien format Laser Vision (disponible en 20 cm (8 pouces) et 30 cm (12 pouces) depuis 1977). Les disques CD-V étaient en or plutôt qu’en argent. Ils utilisaient le même système vidéo en mouvement (analogique, environ 5-6 minutes) que le Laser Vision, mais avec un CD audio numérique supplémentaire (environ 20 minutes). Ils étaient commercialisés comme des « CD avec images », et la plupart des titres commercialisés étaient de la musique. Le CD-V nécessitait un lecteur CD-V spécial, et était utilisé principalement dans l’industrie de la musique et dans le domaine de la production vidéo commerciale. Malgré une qualité d’image supérieure à celle de la bande vidéo, le format CD-V n’a jamais connu de succès commercial. Le CD-V n’a pas duré aussi longtemps, se dissolvant en 1991.
https://dayintechhistory.com/dith/30-1987-compact-disc-video-cd-v-format/
https://dutchaudioclassics.nl/1987-the-compact-disc/