Comment les CD stockent les données : encodage optique expliqué
La physique du stockage de données sur CD
Les Compact Discs stockent les données numériques sous forme de piste spirale de microscopiques **cavités** (pits) et **plates-formes** (lands) moulées dans un substrat polycarbonate, lues par laser 780 nm.
Écriture (Mastering / Gravure)
- Encodage données : Données binaires → **EFM (Modulation Huit-Quatorze)** → ajoute bits de fusion → réduit composante continue, assure récupération horloge.
- Correction d'erreur : **CIRC (Code Reed-Solomon Croisé Entrelacé)** ajoute octets parité → corrige erreurs en rafale (rayures).
- Structure trame : 588 trames EFM = 1 secteur (2352 octets brut / 2048 données utilisateur Mode 1).
- Mastering verre (Pressé) : Laser grave cavités dans photorésist sur verre → électroformage nickel stamper → moulage injection polycarbonate.
- Gravure (CD-R/RW) : Laser chauffe colorant organique (CD-R) ou alliage à changement de phase (CD-RW) → change réflectivité pour simuler pits/lands.
Lecture
- Diode laser → collimateur → objectif → focalise spot ~1,6 µm sur couche colorant/réfléchissante.
- Cavités diffusent lumière (interférence destructive) ; plates-formes reflètent constructivement.
- Photodiode détecte variations intensité → signal RF → démodulation EFM → décodage CIRC → données utilisateur.
- Asservissements : **Focalisation** (astigmatique), **Pistage** (3 faisceaux / DPP), **Broche** (CLV/CAV).
Évolution capacité
| Format | Capacité | Changement clé |
|---|---|---|
| CD-DA / CD-ROM | 700 Mo / 80 min | Standard (Livre Rouge / Livre Jaune) |
| CD-RW | 185 Mo (original) / 700 Mo (High Speed) | Alliage changement phase, multi-vitesse |
| CD-R DL / CD-RW DL | 8,5 Go | Double couche (rare, jamais mainstream) |
Audio et Vidéo
- Audio Livre Rouge : 44,1 kHz / 16-bit stéréo PCM → 74/80 min.
- Video CD (VCD) : MPEG-1, 352×240, 74 min.
- SVCD : MPEG-2, 480×480, ~35 min.
La piste spirale fait **5,6 km de long** sur un disque 700 Mo — une prouesse de fabrication de précision.