Comment les lecteurs DVD lisent les disques : optique laser et traitement signal

La physique de la lecture DVD

Un lecteur DVD lit les données à l'aide d'une diode laser rouge 650 nm. Voici la chaîne de signal complète.

1. Rotation du disque

Moteur broche fait tourner le disque en Vitesse Linéaire Constante (VLC) : 570–1600 tr/min (plus rapide pistes intérieures, plus lent extérieures) pour simple couche ; double couche utilise VLC similaire ou CAV pour accès plus rapide.

2. Unité de prise optique (UPO)

• Diode laser : Émet faisceau collimaté.
• Lentille collimateur : Rend faisceau parallèle.
• Séparateur de faisceau (Prisme polarisant) : Dirige faisceau sortant vers lentille objectif ; reflète faisceau retour vers photodétecteur.
• Lentille objectif (NA 0,6) : Focalise faisceau à spot ~0,6 µm sur couche données (0,6 mm profondeur).
• Actionneurs mise au point & poursuite : Bobines mobiles déplacent lentille verticalement (focus) et radialement (poursuite) pour suivre piste spirale.

3. Lecture pits et lands

• Couche données : piste spirale de pits (dépressions) et lands (plans).
• Profondeur pit = λ/4n (~112 nm). Lumière reflétée par pit parcourt λ/2 de plus que par land → interférence destructive → chute intensité.
• Photodétecteur (photodiode quadrant) détecte changements intensité → signal RF (modulé EFM+).

4. Chaîne traitement signal

1. Amplificateur RF : Amplifie faible courant photodiode.
2. Processeur Signal Numérique (DSP) :
   • PLL récupère horloge.
   • Démodulation EFM+ (8-vers-16).
   • Correction d'erreurs (code RS : PI/PO).
   • Désentrelacement.
3. RAM tampon : Absorbe gigue, permet trick play.
4. Décodeur MPEG-2 : Vidéo → YCbCr ; Audio → Dolby Digital / DTS / PCM.
5. Encodeur vidéo : Composante (YPbPr), Composite, S-Vidéo, HDMI (numérique).
6. Convertisseurs N/A audio : Stéréo analogique sortie + S/PDIF (optique/coaxial) pour bitstream.

5. Vitesse et compatibilité

• Débit max : 11,08 Mbps (DVD-Vidéo).
• Lit DVD-Vidéo, DVD-Audio, DVD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM, CD-DA, CD-R/RW.

Les lecteurs modernes intègrent UPO, DSP, et décodeurs en un seul SoC.