Stockage données sur disques optiques : pits, lands et physique laser
CD, DVD, Blu-ray et HD-DVD utilisent tous le même principe fondamental : microscopiques pits et lands sur piste spiralée réfléchissante, lus par laser. Voici comment les 1 et 0 numériques deviennent structures physiques — et retour.
Structure physique
- Substrat polycarbonate (1,2 mm CD/DVD, 1,1 mm BD) — moulé avec piste spiralée.
- Couche réfléchissante — Aluminium (CD/DVD), Argent/Or (archivage), ou alliage silicium-cuivre (BD).
- Vernis protecteur / durcisseur — Face supérieure (CD) ou inférieure (BD).
- Couche étiquette — Surface imprimable.
Pits & Lands = Données binaires
| Élément | État physique | Valeur binaire | Comportement optique |
|---|---|---|---|
| Pit | Dépression (bosse côté moule) | 1 (transition) | Laser diffusé/défocalisé → faible réflectivité |
| Land | Surface plane | 0 (pas transition) | Laser reflété proprement → forte réflectivité |
Nuance cruciale : Ce sont les transitions (pit→land ou land→pit) qui représentent les 1. Les suites longues de lands ou pits représentent les 0. C'est l'encodage NRZ-I (Non-Return-to-Zero Inverted).
Processus lecture : Laser → Photodiode → Données
- Diode laser (780 nm CD, 650 nm DVD, 405 nm BD) focalise spot ~0,5–0,6 µm.
- Faisceau traverse substrat transparent vers piste.
- Photodiode détecte variations intensité réfléchie.
- Signal analogique → trancheur → flux bits numérique.
- Décodage EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) + correction erreurs CIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code) → données utilisateur.
Géométrie piste & évolution capacité
| Format | Pas de piste | Longueur min pit | Laser λ | NA | Capacité (couche simple) |
|---|---|---|---|---|---|
| CD | 1,6 µm | 0,83 µm | 780 nm | 0,45 | 700 Mo |
| DVD | 0,74 µm | 0,4 µm | 650 nm | 0,60 | 4,7 Go |
| Blu-ray | 0,32 µm | 0,15 µm | 405 nm | 0,85 | 25 Go |
| HD-DVD | 0,40 µm | 0,2 µm | 405 nm | 0,65 | 15 Go |
Capacité proportionnelle à (1/pas piste) × (1/longueur pit) × couches. Longueur d'onde plus courte (405 nm) + NA plus élevé (0,85) du Blu-ray permettent structures plus petites.
Disposition données : Spirale, pas concentrique
Contrairement aux disques durs, les disques optiques utilisent une seule spirale continue du diamètre intérieur (23–25 mm) à l'extérieur (58–60 mm). Divisée en secteurs (2 048 octets données utilisateur CD/DVD ; 64 Ko BD) avec en-têtes d'adresse pour accès aléatoire.
Disques gravés vs pressés
- Pressés (ROM) : Pits estampés depuis master verre. Permanents.
- CD-R/DVD-R/BD-R : Couche colorant organique. Laser blanchit colorant pour créer « pits » (réflexion moindre). Gravable une fois.
- RW/RE : Alliage changement de phase (GeSbTe). Chaleur laser bascule entre cristallin (land) et amorphe (pit). Réinscriptible ~1 000–100 000 cycles.
Pourquoi l'optique compte encore
Stockage froid (air-gapped, hors ligne, résistant EMP), conformité WORM légal/médical, archivage long terme (M-DISC), distribution logiciel où ports USB désactivés.