Lecteur DVD

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Le disque vidéo numérique ou le disque numérique polyvalent (DVD) est un type de support de stockage de données optique capable de contenir jusqu'à 17 giga-octets (Go) d'informations. Introduits pour la première fois au milieu des années 90, ils ont été développés comme une forme améliorée de technologie de disque compact (CD). Les DVD peuvent produire des images et des sons d'une telle qualité qu'on s'attend à ce qu'ils finissent par remplacer à la fois les magnétoscopes et les lecteurs de CD. On prévoit que le marché des lecteurs DVD atteindra 10 millions d'unités d'ici l'an 2000.

Contexte

Les DVD fonctionnent à peu près de la même manière que les CD conventionnels. Tout comme dans un CD, les informations sont codées sous la forme d'une série de minuscules creux dans le disque. Les stands sont organisés sur une piste en spirale dans une structure similaire aux disques vinyles. En utilisant un laser, ces creux peuvent être interprétés comme un code binaire. Lorsqu'une surface lisse est lue, la machine interprète le point de données comme un 0. Lorsqu'un creux est rencontré, le point de données est lu comme un 1. Cependant, l'innovation clé qui rend les DVD supérieurs aux CD est le laser utilisé pour lire et créer les fosses. Les DVD utilisent un laser rouge de longueur d'onde plus courte qui peut placer des piqûres plus densément sur les surfaces des disques. Cela permet non seulement d'avoir plus de données, mais cela nécessite également que les disques soient moitié moins épais que les CD conventionnels. Par conséquent, deux couches peuvent être collées ensemble pour créer un disque double face qui a la même épaisseur qu'un CD (1,2 mm).

Le système DVD a trois caractéristiques qui le rendent hautement souhaitable, notamment sa grande capacité de stockage, son interopérabilité et sa rétrocompatibilité. Au début des introductions de DVD, un seul disque contiendra jusqu'à 4,7 Go d'informations. Cela équivaut à peu près à sept CD-ROM. Dans les futures versions de cette technologie, un disque peut contenir jusqu'à 17 Go. Cette quantité d'espace de stockage changera littéralement la façon dont les programmes informatiques sont développés et permettra l'inclusion de plus de clips vidéo. Le format de données et le laser utilisés dans les DVD seront les mêmes pour les lecteurs informatiques que pour les lecteurs de télévision. Cela permettra aux consommateurs de lire sur leur ordinateur les mêmes disques que sur leur téléviseur. Les lecteurs de DVD auront également la possibilité de lire les CD de technologie actuelle. De cette façon, les consommateurs n'auront pas à acheter de produits de remplacement pour leurs collections de CD actuelles.

Les DVD peuvent être utilisés pour une variété d'applications, notamment les films, les systèmes audio, les ordinateurs et les jeux vidéo. Étant donné que les informations stockées sur ces disques sont électroniques, la qualité de l'image est estimée à trois fois meilleure que celle des images VHS conventionnelles. De plus, l'image ne dégénérera pas avec l'âge ou l'utilisation. Les programmes informatiques bénéficieront également des DVD. Par exemple, les programmes qui occupaient auparavant plusieurs CD peuvent désormais être condensés sur un seul DVD. Les jeux vidéo bénéficieront également de la technologie DVD. Étant donné que les DVD offrent des possibilités de mémoire et d'interactivité élevées, des clips vidéo peuvent être inclus pour améliorer l'expérience de lecture.

Historique

Développer la capacité de stocker des données pour une récupération ultérieure a toujours été important. Les premiers vrais systèmes de stockage et de récupération de données étaient les journaux et les grands livres. Bien qu'ils soient encore utilisés aujourd'hui, ils sont lents, inefficaces et encombrants. Lorsque l'ordinateur a été développé dans les années 1950 et 1960, l'un de ses principaux avantages était sa capacité à stocker et à récupérer rapidement des données. C'est maintenant devenu l'une des pierres angulaires du stockage et de la récupération d'informations. Les premiers supports de stockage informatisés comprenaient des éléments tels que des cartes perforées, des disques vinyles, des bandes magnétiques, des cartouches et des disques magnétiques. Au fur et à mesure que les ordinateurs s'amélioraient, les capacités de stockage de données se sont également améliorées. À la fin des années 1970, le disque dur interne a été introduit. Chacun de ces systèmes de stockage de données a été développé pour améliorer la commodité et l'efficacité des meilleures méthodes de stockage disponibles. Beaucoup de ces systèmes continuent d'être améliorés même aujourd'hui.

Le développement du DVD a commencé avec l'introduction par Sony du CD au début des années 1980. Ce nouveau support de stockage utilisait un laser pour lire de minuscules creux gravés dans un disque. Les premiers lecteurs de CD audio ont été introduits en 1983. Ils étaient utiles car il était possible de stocker plus de 75 minutes de musique sur un seul disque. C'était presque le double de ce qu'un LP vinyle pouvait contenir. Bien que leur acceptation ait été lente, le CD a finalement remplacé les disques vinyles comme support de choix pour les sorties audio.

Les lecteurs de CD vidéo ont été introduits plus tard dans la décennie. Pour diverses raisons, ils ne sont jamais devenus assez populaires pour remplacer les magnétoscopes. L'utilisation des CD dans les ordinateurs a commencé en 1987. Ces appareils étaient utiles car ils permettaient de stocker jusqu'à 650 mégaoctets (Mo) sur un seul disque. Jusque-là, le stockage maximal sur un disque magnétique était de 1,3 Mo. Les premiers CD d'ordinateur étaient plus lents que les lecteurs de disque classiques et étaient en lecture seule. Les vitesses de transfert de données ont régulièrement augmenté, tout comme leur capacité à écrire des données. En 1994, les CD-ROM à vitesse 4X (Read Only Memory) ont été introduits. Au cours des deux années suivantes, ce chiffre a doublé. En 1996, des CD-ROM à vitesse 24X étaient disponibles. Les lecteurs de CD enregistrables ont été produits pour la première fois en 1996.

Lancé en 1996, le CD à écriture multiple a été développé par Matsushita en utilisant un double processus à changement de phase. Celui-ci utilise un laser pour modifier les propriétés réfléchissantes du disque. Les graveurs de CD-RW actuels peuvent utiliser cette technologie.

À mesure que se produisaient tous ces progrès dans la technologie des CD, les chercheurs ont continué à chercher des moyens d'améliorer la capacité de stockage de ces machines. Ensuite, les scientifiques ont découvert qu'en utilisant un laser à longueur d'onde plus courte, beaucoup plus de données pouvaient être rassemblées sur un seul disque. Cela a conduit à la création du DVD. En 1997, les premiers lecteurs DVD ont été introduits. Ces machines sont plus lentes que les lecteurs de CD les plus rapides et ne sont pas encore enregistrables. Cependant, la prochaine génération de DVD dont la sortie est prévue en 1999 sera plus rapide et utilisera la technologie d'enregistrement. À terme, le DVD devrait remplacer les magnétoscopes et les lecteurs de CD.

Conception

Un lecteur DVD est conçu un peu comme un lecteur CD. Par exemple, les lecteurs de DVD d'ordinateur ont la même taille et la même forme que les lecteurs de CD-ROM. Ils ont également un boîtier extérieur en plastique et sont livrés avec des boutons en plastique sur le panneau avant. Certains lecteurs de DVD ont un plateau en plastique, qui sort de la machine pour accepter les disques. D'autres ont un système d'alimentation automatique dans lequel le disque est inséré. À l'intérieur du lecteur de DVD, l'électronique est également à peu près la même que celle d'un lecteur de CD-ROM. Les deux ont une électronique sophistiquée et comprennent un mécanisme de lecteur de disque, une carte de circuit imprimé et un ensemble de système optique. Bien que les mécanismes de lecteur de DVD se présentent sous différentes conceptions, chacun se compose essentiellement d'un axe qui contient le disque et d'un moteur qui le fait tourner. Le circuit imprimé contient tous les composants électroniques qui aident à convertir les données lues dans un format utilisable.

L'assemblage du système optique est la partie du DVD qui lit les données du disque et les transmet pour être converties en code binaire. Dans une machine à DVD, il s'agit d'une diode laser rouge, qui a la capacité de produire des impulsions de courte longueur d'onde. Il s'agit d'un laser rouge à faible bruit produisant une lumière dans la plage de 600 à 650 nanomètres (nm). Il est beaucoup plus court que les lasers à 780 nm utilisés dans les CD conventionnels. L'autre composant principal de l'ensemble du système optique est la photodiode, qui reçoit le signal optique du laser et le convertit en un signal électronique. Des lentilles et des miroirs hautement polis constituent le reste de l'ensemble du système optique.

Les disques DVD ressemblent également à des CD-ROM, mais les données sont regroupées plus étroitement. La surface du disque est recouverte d'une couche d'argent réfléchissante qui est protégée par une fine couche de laque dure. Si une couche d'or semi-transparente est placée sur le Une comparaison de la quantité de données qu'un disque compact et un disque DVD peuvent contenir. Les densités de creux de DVD sont beaucoup plus importantes, ce qui permet au disque de stocker au moins sept fois plus de données qu'un CD. couche d'argent réfléchissante, le disque peut être conçu pour stocker 2 couches de données sur un côté. En utilisant moins de puissance, le laser peut d'abord lire les données de la couche d'or, puis en augmentant la puissance, il peut lire la couche d'argent. Cela double presque la capacité d'un côté à 8,5 Go. A terme, un seul disque double face pourra contenir jusqu'à 17 Go de données.

Étant donné que les DVD ont été inventés principalement pour les films, un système de compression est nécessaire. Pour ce faire, les fabricants ont accepté d'utiliser le système de compression MPEG-2 (Motion Picture Experts Group). Il s'agit d'un système dans lequel seuls les éléments de l'image qui changent d'une image à l'autre sont stockés. Pour l'audio, la compression numérique Dolby est utilisée. Étant donné que ces deux systèmes de compression sont utilisés, un décompresseur ou un décodeur doit également être inclus dans le lecteur DVD. Actuellement, il s'agit d'une carte distincte qui se branche sur l'ordinateur. La carte décodeur traite les données du disque et les envoie directement au système graphique et audio de l'ordinateur.

Matières premières

Une variété de matières premières est utilisée dans la construction de lecteurs DVD et de disques. Le verre est utilisé pour fabriquer le laser et les autres diodes du système. Les principaux composants du circuit imprimé sont en silicium. De l'aluminium métallique est utilisé pour le boîtier ainsi qu'un plastique dur. Le matériau de base des disques est en plastique. Ils sont en outre recouverts d'une couche de couleur argent et d'une fine couche d'or. La surface du disque est en outre recouverte d'une couche dure de laque pour le protéger des dommages.

Le processus de fabrication

Les composants d'une machine à DVD sont généralement fabriqués par des sociétés distinctes, puis assemblés par le fabricant de DVD. La production des composants est un processus hautement spécialisé et seules quelques entreprises sont équipées pour approvisionner l'ensemble de l'industrie. Les principaux composants comprennent l'assemblage du système optique, Un lecteur DVD est composé d'une électronique sophistiquée, comprenant un mécanisme de lecteur de disque, une carte de circuit imprimé et un système optique assemblage du système. Il se compose d'un axe qui maintient le disque et d'un moteur qui le fait tourner. Le circuit imprimé contient tous les composants électroniques qui aident à convertir les données lues dans un format utilisable. L'assemblage du système optique est la partie du DVD qui lit les données du disque et les transmet pour être converties en code binaire. carte électronique interne et le mécanisme de lecteur de disque.

Système optique

• 1 Le système optique est composé d'un laser, d'un photodétecteur, d'un prisme, de miroirs et de lentilles. Le laser et le photodétecteur sont installés sur un boîtier en plastique, et les autres composants sont placés à des endroits spécifiques. Un grand soin est apporté au positionnement de chacune de ces pièces car sans un alignement correct, le système ne fonctionnera pas correctement. Les connexions électriques sont fixées et le système optique est alors prêt à être fixé au mécanisme du lecteur de disque.

Mécanisme de lecteur de disque

• 2 Le système optique est solidaire du moteur qui va l'entraîner. Celui-ci est à son tour connecté aux autres parties principales du lecteur de disque, y compris le plateau de chargement (le cas échéant) et le moteur de broche. D'autres engrenages et courroies sont attachés et l'ensemble est placé dans le corps principal.

Electronique interne

• 3 Les composants électroniques de la machine DVD sont sophistiqués et utilisent les dernières technologies de traitement électronique. Le circuit imprimé est produit un peu comme celui des autres équipements électroniques. Le processus commence par une carte sur laquelle est imprimée la configuration électronique. Cette carte est ensuite passée à travers une série de machines, qui placent les puces, diodes, condensateurs et autres pièces électroniques appropriées aux endroits appropriés. Le processus est effectué dans une salle blanche pour éviter les dommages pouvant être causés par la poussière en suspension dans l'air. Une fois terminé, il est envoyé à l'étape suivante pour la soudure.
• 4 Une machine à souder à la vague est utilisée pour fixer les composants électroniques sur la carte. Cependant, avant qu'une planche ne soit placée dans la machine, elle est d'abord lavée pour éliminer tout contaminant. Le panneau est ensuite chauffé à l'aide de la chaleur infrarouge. Le dessous de la carte est passé sur une vague de soudure fondue et par capillarité, les points appropriés sont remplis. Au fur et à mesure que la planche refroidit, la soudure durcit en maintenant les pièces en place.

Assemblage final et conditionnement

• 5 Lorsque tous les composants sont prêts, ils sont assemblés pour produire le produit final. La carte électronique est reliée au reste de la machine et le capot principal est fixé. La machine à DVD est ensuite envoyée vers une station d'emballage où elle est emballée avec des accessoires tels que des disques, des manuels et des cordons d'alimentation. Ils sont ensuite mis sur palettes et envoyés aux distributeurs et enfin aux clients.

Contrôle qualité

Pour garantir la qualité des machines DVD, des inspections visuelles et électriques sont effectuées tout au long du processus de production et la plupart des défauts sont détectés. De plus, les performances fonctionnelles de chaque machine à DVD terminée sont testées pour s'assurer qu'elles fonctionnent. Ces tests sont effectués dans différentes conditions environnementales telles qu'une chaleur et une humidité excessives. Ils impliquent la lecture d'un disque de test, qui produira des signaux électroniques spécifiques. Étant donné que la plupart des fabricants de DVD ne produisent pas toutes leurs propres pièces, ils comptent beaucoup sur leurs fournisseurs pour une bonne qualité. La plupart des fabricants établissent leurs propres spécifications de qualité, auxquelles leurs fournisseurs doivent se conformer.

Le futur

La technologie DVD est relativement nouvelle. Il existe de nombreux domaines qui seront améliorés dans les années à venir. Les développements clés pour le DVD incluent une plus grande capacité de stockage, une capacité de lecture améliorée et une augmentation du nombre de films disponibles au format DVD.

Actuellement, le domaine le plus étudié de la technologie DVD est l'augmentation des capacités de stockage de données. Alors que la technologie a déjà été développée pour produire des disques de 17 Go, certaines entreprises ont trouvé des moyens d'en stocker encore plus. Une nouvelle technique d'encodage est en cours de développement qui peut créer une triple amélioration du stockage de DVD. Dans cette méthode, les creux réalisés sur le disque auront des degrés de profondeur variables. Cela permettra à la fosse d'encoder des nombres de 0 à 8 au lieu de simplement 0 ou 1. Il est prévu que des appareils DVD utilisant cette technologie seront disponibles en 1999. D'autres supports de stockage sont également prometteurs. Une nouvelle technologie a récemment été démontrée qui peut contenir jusqu'à 30 Go de données. Ce système utilise des lasers rouges et un champ magnétique pour récupérer les données. L'utilisation de lasers bleus peut permettre une capacité de stockage encore plus grande.

Un autre domaine d'amélioration résidera dans la capacité des lecteurs de DVD à lire deux couches d'informations sur une seule face du disque. Même si les lecteurs de DVD peuvent théoriquement lire deux couches d'informations, les deux couches sont rarement utilisées en raison de leur coût élevé. Cependant, à mesure que la technologie s'améliore, cet obstacle doit être surmonté et le plein potentiel des DVD peut être réalisé.

Actuellement, l'un des facteurs les plus gênants dans le développement des DVD est l'absence d'une norme universelle pour le stockage et la prise en charge des médias. Ceci est similaire au problème qui s'est développé dans les années 1980 entre les lecteurs de cassettes vidéo VHS et Beta. Dans un futur proche, ce problème devrait être résolu lorsque les principaux fabricants de DVD se mettront d'accord sur un format.