Le disque compact.

Un CD (abréviation de « Compact Disc » en anglais), ou disque compact, est un disque optique utilisé pour stocker des données sous forme numérique.

Le Compact Disc a été développé par Sony et Philips et lancé en 1982.

La technique du disque compact repose sur une méthode optique : un faisceau de lumière cohérente (laser) vient frapper le disque en rotation. Les irrégularités (appelées « pits », cavités dont la longueur varie entre 0,833 et 3,56 µm, et dont la largeur est de 0,6 µm) dans la surface réfléchissante de celui-ci produisent des variations binaires. Le rayon réfléchi est enregistré par un capteur. Plus précisément, lorsque le faisceau passe de la surface plane à cette cavité, il se produit des interférences : lorsque le faisceau ne rencontre qu’une surface plane, l’intensité lumineuse du faisceau réfléchi vers le capteur est maximale, et fait correspondre à cet état la valeur binaire 0 ;

quand le faisceau passe sur le pit, le capteur détecte les interférences et l’intensité du signal reçu diminue. La valeur binaire 1 est alors attribuée. En effet, lorsque le laser est émis sur une telle discontinuité, une partie des rayons lumineux émis sera réfléchie depuis le creux, tandis que l’autre partie sera réfléchie depuis le plat. Aussi se crée-t-il une différence de marche entre ces deux rayons réfléchis, c’est-à-dire un déphasage entre les deux ondes. Or la profondeur du pit est très spécifique à celle du laser utilisé pour la lecture, en effet elle est λ/4, avec λ la longueur d’onde du laser. Deux ondes issues d’une source cohérente sont dites constructives (c’est-à-dire que leurs amplitudes s’additionnent) lorsque la différence de marche notée δ vérifie : δ = λ·k, avec k un entier relatif. C’est le cas lorsque le laser se réfléchit sur un plat ou un creux (k = 0). Au contraire, lorsque le rayon se réfléchit sur un passage creux/plat (ou plat/creux), où l’onde réfléchie dans le creux parcourt donc la profondeur du pit multipliée par deux (aller plus retour) soit une distance d = 2λ/4 = λ/2, la valeur de la différence de marche vérifie : δ = λ (k + 0,5), correspondant à une différence de marche pour des ondes destructives (dont les amplitudes s’annulent). C’est donc l’intensité du signal lumineux réfléchi sur la piste du support de stockage et reçu par le capteur — lequel associe des variations de tension aux variations d’intensité reçues — qui est codée en binaire. Lorsque le disque compact est utilisé comme support pour l’écoute musicale (premières utilisations), l’information binaire est ensuite transformée en un signal analogique par un convertisseur numérique-analogique.

Disque compact, carte maximum, Paris, 17/03/2001.

Dès son apparition, ce support a été promu par ses inventeurs et les éditeurs musicaux comme offrant une meilleure qualité sonore que les autres supports existants (notamment les disques « vinyle »). Ces qualités sont parfois contestées et de nouveaux supports sont apparus, dotés d’une résolution supérieure (SACD : Super Audio Compact Disc, ou DVD-A : Digital Versatile Disc Audio). On constate par ailleurs, au cours des années 2010, un regain de popularité du support vinyle.

Le disque compact fut inventé conjointement par les firmes Philips et Sony Corporation. Quand les deux entreprises ont décidé de travailler ensemble en 1979, le projet prévoyait que les platines laser seraient équipées des puces électroniques les plus puissantes jamais commercialisées pour un produit grand public. Les premiers CD furent commercialisés en 1979.

Ce support apporta un progrès considérable par rapport aux microsillons (qui eux-mêmes avaient été un énorme progrès par rapport aux 78 tours), sur de très nombreux aspects :

amélioration de la qualité musicale, apportant une « présence » remarquable de l’enregistrement, la numérisation ôtant toutes les distorsions mécaniques induites auparavant par l’ensemble sillon/pointe ;

  • augmentation de la durée d’écoute en moyenne d’une fois et demi par rapport à un 33 tours ;
  • réduction totale du bruit de fond (plus aucun bruit de surface du disque, ni de résonance moteur + plateau) ;
  • disque beaucoup moins vulnérable qu’un microsillon aux poussières (dont celles induites par l’électricité statique), voire aux rayures, le laser réussissant toujours à lire à travers le support, voire à corriger dans une certaine limite les petits défauts de surface ;
  • disque beaucoup plus petit, léger, moins encombrant et plus facile à manipuler qu’un microsillon ;
  • possibilité d’un meilleur spectre sonore des fréquences graves et aiguës allant de 20 Hz jusqu’à 22 kHz ;
  • plus aucun problème de pointe de lecture fragile et s’encrassant (la cellule laser étant à nettoyer toutefois régulièrement) ;
  • accessibilité directe au début de chaque plage, affichage du minutage et lecture accélérée possible.

En 1980, le Red Book (en français littéral : « Livre rouge ») détermine les caractéristiques techniques du nouveau disque et le partage des brevets entre les deux concurrents : à Philips la conception du CD (sur la base de leur expérience de la technologie du Laserdisc) et des lentilles qui permettent la lecture ; à Sony la définition du format utilisé pour numériser la musique et la méthode de correction d’erreurs. Parmi les principaux membres de l’équipe, les plus connus sont Pieter Kramer (directeur du laboratoire de recherche optique de Philips dans les années 1970) et Kees A. Schouhamer Immink pour Philips, Toshitada Doi pour Sony et Michel Motro pour Hitachi (à l’époque directeur du pôle innovation du groupe).

Les premiers prototypes produits par Philips mesuraient 115 mm de diamètre, avec un codage sur 14 bits et une durée de 60 minutes. Sony insista pour qu’on adopte un codage sur 16 bits et une durée de 74 min, d’où un diamètre augmenté à 120 mm. Cette capacité aurait été choisie à la demande de Herbert von Karajan, afin que la version la plus lente de la 9e symphonie de Beethoven, celle enregistrée au festival de Bayreuth en 1951 sous la direction de Wilhelm Furtwängler, tienne sur un seul disque. Sony indiqua que c’était à la demande de l’épouse de son président, pour ces mêmes motifs. La vérité est moins romantique : au moment de lancer la production industrielle, Philips aurait eu un avantage grâce à une chaîne de production capable de fournir rapidement ces disques de 11,5 cm, ce qui ne faisait pas les affaires de Sony, la firme japonaise ayant pris du retard sur la fabrication des lecteurs. Philips ne souhaitait pas favoriser le format de 10 cm propre à Sony, pour les mêmes raisons. Le compromis fut le disque de 12 cm qui ne donnait l’avantage à aucun des deux fabricants, tout en permettant d’utiliser tous les développements techniques et électroniques mis au point précédemment. Ces décisions ont été prises par le management et ont été imposées aux experts des équipes techniques.

Un disque de 12 cm de diamètre avait donc un temps de lecture théorique de 74 minutes et 30 secondes. À l’époque la durée maximale d’enregistrement plafonnait en pratique à 72 minutes car les premiers supports pour le mastering audionumérique étaient des cassettes vidéo au format U-matic, dont c’était la durée d’enregistrement maximale. La version la plus longue de la symphonie de Beethoven n’aurait de toute manière pas pu trouver place en entier sur un CD avant 1988, date de l’introduction de nouveaux supports pour le mastering numérique.

Philips et Sony annoncèrent fin août 1982 qu’elles étaient prêtes à sortir leur nouveau produit et commencèrent les ventes à l’automne. La production industrielle commença le 17 août 1982 à Langenhagen, près de Hanovre (RFA). Les premiers albums produits étaient Une symphonie alpestre, de Richard Strauss (Herbert von Karajan avec l’Orchestre philharmonique de Berlin) et The Visitors (ABBA). La première platine fut vendue au Japon le 1er octobre 1982 accompagnée de l’album 52nd Street de Billy Joel.

Au début de la commercialisation des CD, on distingue trois types de procédés, selon les trois phases principales d’enregistrement (indiquées théoriquement sur chaque CD du commerce)1 :

  • AAD (Analogique-Analogique-Digital) : utilisation d’un magnétophone analogique pendant les séances d’enregistrement, le mixage et/ou le montage, et numérique pour la gravure. On trouve aussi la mention « AAD masterisé » dans le cas d’anciens enregistrements analogiques « digitalisés », en transformant le signal analogique en un signal numérique en « dents de scie » (en principe meilleur car formé de bits 0 ou 1, donc ôtant les signaux ou bruits de surface parasites notamment) ;
  • ADD (Analogique-Digital-Digital) : utilisation d’un magnétophone analogique pendant les séances d’enregistrement, puis numérique pour le mixage et/ou le montage, puis la gravure ;
  • DDD (Digital-Digital-Digital, le meilleur de la haute fidélité) : utilisation d’un magnétophone numérique pendant les séances d’enregistrement, le mixage et/ou le montage, puis la gravure.

Voir aussi cette vidéo :

Sources : Wikipédia, YouTube.

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