Les lecteurs CD: principes, fonctionnement et précautions



Détails physiques

Les disques compacts sont constitués d'une galette de polycarbonate de 1,2 millimètre d'épaisseur recouvert d'une fine couche d'aluminium (au début, c'était d'une couche d'or et c'est encore le cas actuellement sur les disques à longue durée de vie) protégée par un film de laque. Ce film peut aussi être imprimé pour illustrer le disque. Les techniques d'impression sont l'offset et la sérigraphie. Les informations sur un CD standard sont codées sur une piste d'alvéoles en spirale moulée dans le polycarbonate. Chaque alvéole mesure environ 125 nm (0,000000125 m) et 500 nm de large et varie entre 850 nm et 3,5 µm en longueur. L'espace entre les pistes est de 1,5 µm. Pour se donner une idée des dimensions, si le disque était mis à l'échelle d'un stade de foot, une alvéole aurait la taille d'un grain de sable. La spirale commence au centre du disque pour se terminer en périphérie, ce qui autorise plusieurs tailles de disques.

Un CD est lu par une diode laser de 780 nm de longueur d'onde à travers la couche de polycarbonate. La différence de profondeur entre une alvéole (creux) et la surface plane (bosse) est d'un quart la longueur d'onde du laser, ce qui permet d'avoir un déphasage d'une demi-longueur d'onde entre une réflexion du laser dans une alvéole et sur la surface plane. L'interférence destructive causée par cette réflexion réduit l'intensité de la lumière réfléchie dans une alvéole comparée à une réflexion sur la surface plane. En mesurant cette intensité avec une photo-diode, on est capable de lire les données sur le disque.

Les creux et les bosses ne représentent pas les 0 et les 1 des informations binaires. C'est le passage d'un creux à une bosse ou d'une bosse à un creux qui indique un 1. S'il n'y a pas de passage bosse-creux, alors il s'agit d'un 0. On appelle cela un front.

Ensuite, ces données passent à la moulinette EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) utilisée lors du codage les données audionumériques en données numériques pour CD audio, pour finalement obtenir les données audionumériques brut


Le pick-up laser

Ce même objet doit en même temps éclairer le disque et recevoir la lumière réfléchie. C'est cette même problématique qu'avait résolu la chauve souris en émmetant des clicks ultrasoniques suivis de silences  pour la réception des signaux réfléchis. Mais la longueur d'onde de la lumière ne le permet évidemment pas. Le subterfuge utilisé ici est une sorte de miroir sans tain qui envoie la lumière réfléchie dans des photocellules. Mais la route fut longue jusque là...

Car la diode laser émet un faisceau divergent, inutilisable tel quel. Une première lentille, appellée collimateur, en fait un faisceau parallèle très épais. Puis une autre focalise cette lumière sur un point d'un millionième de millimètre. La lumière réfléchie revient en arrière, retraverse les deux lentilles, réfléchit enfin  sur le miroir sans tain (semi transparent)  et va se focaliser sur des phototransistors. C'est de là que viendra l'information.

Sauf  que le point focal d'un millionième de millimètres avance de 1.2 mètres par secondes, et qu'il doit être focalisé en permanence car le disque n'est jamais parfaitement plan. La lentille de focalisation assurre donc seule ce travail, en bougeant de haut en bas pour la focale et latéralement pour le suivi  de piste.

Fonctionnement

Le disque entré à sa place, le laser s'allumme. La lentille de focalisation monte chercher le point focal. Si elle ne le trouve pas, rien ne se passe (no disk) Sinon, elle donne l'ordre au moteur de tourner. Quand elle reçoit les infos à la bonne vitesse, elle verrouille la  rotation du moteur de manière à avoir une vitesse relative constante. Ainsi, la vitesse de rotation du disque ira de 500 t/min au centre à 200 t/min au bord. La première plage du disque contient les informations de durée et de nombre de pages. Puis la touche "play les lira.

Ce fonctionnement est le même pour n'importe quel CD. (CD rom, SACD, DVD, DVD rom, laserdisc et tutti quanti. Mais pas pour les MD qui emploie un autre système (magnéto-optique)

Précautions

- Surtout protéger la face imprimée du disque. Aussi l'autre, bien entendu.
- Toujours les nettoyer de façon tangentielle, et non pas rotative. D'abord à l'eau, et à l'alcool iso si nécessaire.
- Ne pas les laisser au soleil

Quelque faits

- Les 74 minutes du standard CD furent imposés par Karajan qui voulait y caser sa plus longue version de la neuvième de Betoveen...
- Les disque protégés contre la copie ne peuvent pas avoir l'appellation "CD". Phillips, proprio de la marque, les refuse.
- La durée de vie d'une diode laser est d'environ 6000 heures. Eh oui.
- Un CD correctement réglé devrait pouvoir lire un disque avec une marque de 1 mm