Graveur de cd-rom

Noter ce cours :

Le Compact Disc a été inventé par Sony © et Philips © en 1981. En 1984, les spécifications du Compact Disc ont été étendues afin de lui permettre de stocker des données numériques.

Géométrie d'un CD :

Le CD (Compact Disc) est un disque de 12 cm de diamètre et de 1.2 mm d'épaisseur (l'épaisseur varie de 1.1 à 1.5 mm) qui permet de stocker des informations numériques, c'est-à-dire correspondant à 800 Mo de données informatiques en langage binaire (0 ou 1). Un trou circulaire de 15 mm de diamètre au milieu du CD permet de le centrer.

Composition d'un CD :

Le CD se compose de trois couches superposées. La couche principale qui est la plus épaisse est en polycarbonate, un plastique résistant et transparent (1). Ce plastique laisse passer la lumière émise par le laser lors de la lecture d'un CD. On trouve ensuite une couche métallique réfléchissante(2)très souvent en aluminium qui va réfléchir la lumière émise par le laser. Il y a par dessus tout ça une couche de vernis protecteur qui vient protéger le métal de l'agression des Ultra Violets (3). Par dessus le tout, on trouve la surface imprimée qui sert à habiller le disque (4).

Lors de la lecture d'un CD de ce type, le faisceau laser traverse la couche de polycarbonate et rencontre ou non un creux. Le faisceau est ensuite réfléchi par la couche métallique. Le passage d'un creux à une bosse ou d'une bosse à un creux représente un 1 dans le langage binaire. Le reste représente un 0. La lumière du laser est alors fortement déviée (on dit qu'elle est réfractée), de telle sorte que la dose de lumière renvoyée par la couche réfléchissante est minime. Le lecteur comprend alors qu'il s'agit d'un 1. La longueur du motif qui suit, qu'il soit bosse ou creux, donne la longueur du nombre de 0 situés après. La succession de 0 et de 1 permet ensuite de lire le contenu du disque. A noter que contrairement aux disques durs, un CD n'a qu'une seule piste organisée en spirale.

La courbe n'est pas régulière mais oscille autour de sa courbe moyenne (on appelle cela le wobble). La fréquence de ces oscillations est de 22,05 KHz. Cette oscillation permet à la tête de lecture de suivre la courbe et de réguler la vitesse de rotation du CD.

Les deux modes de fonctionnement pour la lecture de CD :

• La lecture à vitesse linéaire constante notée CLV : Lorsqu'un disque tourne, la vitesse des pistes situées au centre est moins importante que celle des pistes situées sur l'extérieur, ainsi il est nécessaire d'adapter la vitesse de rotation du disque en fonction de la position de la tête de lecture.
• La lecture à vitesse de rotation angulaire constante notée CAV : elle consiste à avoir une faible densité de données sur la périphérie du disque et une forte densité au centre du disque. De cette manière, les débits sont les mêmes au centre et à la périphérie du disque. En revanche, la capacité est moindre.

Codage des informations :

La piste physique est constituée d'alvéoles d'une profondeur de 0,168 µm, d'une largeur de 0.67 µm et de longueur variable. Les pistes physiques sont écartées entre elles d'une distance d'environ 1.6µm. Le fond de l'alvéole est un creux, les espaces sont des plats.

C'est la longueur de l'alvéole qui permet de définir l'information. La taille d'un bit sur le CD est normalisée et correspond à la distance parcourue par le faisceau lumineux en 231.4 nanosecondes, soit 0.278 µm à la vitesse standard minimale de 1.2 m/s.

Il doit toujours y avoir au minimum deux bits d'une valeur de 0 entre deux bits consécutifs à 1 et il ne peut y avoir plus de 10 bits d'une valeur de 0 entre deux bits à 1. C'est pourquoi la longueur d'une alvéole correspond au minimum à la longueur nécessaire pour stocker la valeur OO1 (0.833 µm)=3T et au maximum à la longueur correspondant à la valeur 00000000001 (3.054 µm)=11T.

Un graveur de CD se résume en fait à faire ou non des alvéoles sur un CD. C'est un laser 10 fois plus puissant qu'un laser de lecture traditionnelle qui écrit sur le CD. Cela correspond donc à des données binaires (le passage d'un trou à une bosse ou d'une bosse à un trou = 1 et le reste = 0).
La vitesse d'écriture est identique à la vitesse de lecture des CD-Rom, à savoir que 1X correspond à 150Ko/s.
Aujourd'hui, les graveurs de CD les plus véloces gravent en 72X. Cependant cette vitesse n'est pas atteinte sur la totalité du disque. Au début de la gravure la vitesse est plus faible, plus elle avance et plus elle augmente (ceci est du à la vitesse linéaire plus faible au centre du CD). De même, il est inutile de dépasser les 40 x en gravure car le temps gagné est minime comparé aux risques de ratures de la gravure.

Composition d'un CR-R (pour compact disc recordable) :

Lorsqu'on grave un CD, on crée sur le CD cette succession d'alvéoles. Mais on ne déforme pas physiquement le disque, il y a donc une couche spéciale (2)par rapport au CD normal. Elle est placée entre le polycarbonate et la couche métallique, elle est constituée d'un colorant organique qui donne la teinte du disque, généralement verte ou bleue. Ce colorant est photosensible, c'est à dire que sa température va augmenter dès que l'on lui soumettra une forte lumière. Lorsque le laser atteint cette couche, elle brûle localement à plus de 250°. On obtient au final des zones brûlées et non brûlées. Cela reproduit la succession de trous et de bosses. Lors de la lecture, le passage d'une zone brûlée à une zone non brûlée, qui fait passer plus de lumière, correspond à un 1 dans le langage binaire.

Composition d'un CD-RW (pour compact disc ReWritable) :

Un disque devient réinscriptible lorsqu'il s'enrichit de deux nouvelles couches. Pour la couche enregistrable (3), on utilise un mélange d'argent, d'indium, d'antimoine et de tellurium.

En jouant sur la température de cet alliage, on modifie ses propriétés mécaniques. Son état se modifie à deux températures très précises : à 200°, il se cristallise et laisse passer la lumière. Au delà de 600°, il entre en fusion. Les atomes s'organisent alors de façon aléatoire. Pendant que le matériau est dans cet état, si on fait chuter brutalement sa température en dessous de 200°, les atomes n'ont pas le temps de se réorganiser en cristal. Il restent figés. On dit qu'ils sont dans la phase amorphe. La lumière ne passe plus.
Selon que l'on veut lire, écrire ou effacer des données, on module la puissance du laser. Ainsi, les températures vont être différentes. On reproduit donc les successions de zones transparentes et opaques. Deux couches diélectriques (2) (4)emprisonnent le mélange cristallin(3). Elles absorbent l'énergie en trop, protègent le polycarbonate et la couche métallique de trop fortes températures. Lors de l'effacement, on maintient localement la couche enregistrable à une température supérieure à la température de cristallisation, puis on baisse tout doucement la température pour que les atomes retrouvent leur structure cristalline.

Les méthodes d'écriture :

• Monosession : Cette méthode crée une seule session sur le disque et ne donne pas la possibilité de rajouter des données sur le CD.
• Multisession : Cette méthode permet de graver un CD en plusieurs fois, en créant une table des matières (TOC pour table of contents) de 14Mo pour chacune des sessions. Vous pourrez ainsi graver un fichier de 1 Mo par exemple et 1 mois après graver un fichier de 200 Mo. Les données ne sont pas effacées.
• Multivolume : C'est la gravure Multisession qui considère chaque session comme un volume séparé.
• Track At Once : Cette méthode permet de désactiver le laser entre deux pistes, afin de créer une pause de 2 secondes entre chaque pistes d'un CD audio.
• Disc At Once : Contrairement à la méthode précédente, le Disc At Once écrit sur le CD en une seule traite. Les musiques sont donc enchaînées.
• Packet Writing : Cette méthode écrit sur le CD par paquets.

Les techniques de gravure :

• Burn Proof : BURN-Proof signifie Buffer Under RuN Proof, ce qui signifie à l'épreuve des Buffers Underruns. Les Buffer Underruns sont des erreurs qui peuvent survenir pendant la gravure d'un CD, lorsque le flux de données envoyés au graveur n'est pas suffisamment constant. Cela provoque ainsi un vide de la mémoire tampon du graveur, et donc un échouage de gravure.
  La technologie BURN-Proof permet donc d'éviter ce genre d'incidents, qui rendaient le plus souvent le CD inutilisable. On peut donc aussi profiter à fond de ses jeux pendant la gravure, ou de toute application gourmande. Si le flot de données vient à manquer, la gravure s'arrête, puis reprend dès que le flot est assez soutenu.
• L'overburning : Cette technique consiste à dépasser la capacité du support vierge afin de stocker un peu de données supplémentaires. Grâce à elle, vous pouvez par exemple graver 820 Mo sur un CD de 800 Mo. Mais ne comptez pas non plus doubler la capacité de vos CD vierges ! un gain de 30 Mo est déjà énorme. Pour ce faire, il faut que votre logiciel de gravure, ainsi que votre graveur, supportent cette technique.

Différenciation de graveurs de cd-roms :

• Par leur interface (IDE ou SCSI)
• Par leur vitesse exprimée en X (un X équivaut à 150 Ko/s). Un graveur 40 / 12 / 48 grave les cd à 40X, réécrit les CD à 12 X et lis les CD à 48X.
• Par le temps d'accès exprimé en millisecondes. C'est le temps mis par le lecteur à passer d'une partie à une autre du CD.
• Par leurs technologies intégrées (comme le Burn proof par exemple). Ne prenez pas de graveur qui n'intègre pas cette technologie, qui prend différents noms suivant le constructeur.