Qu’est-ce qu’un disque Blu-ray (BD) ?

Blu-ray (BD) est un disque optique qui utilise la toute dernière technologie laser bleu-violet pour permettre l’enregistrement d’émissions de télévision diffusées en haute définition. Développé par le « Blu-ray Disc Founders Group » qui inclut Hitachi, LG, Matsushita, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, et Thomson, Blu-ray a été conçu d’abord comme « support d’enregistrement vidéo haute définition pour consommateurs ». Toutefois, sa grande capacité de stockage et sa vitesse élevée de transfert de données le rendent idéal pour l’archivage et, ultimement, pour d’autres applications.

De même taille physique (12 cm) que le DVD courant, la densité beaucoup plus élevée données et pistes du Blu-ray permet le stockage de trois à six fois plus de données qu’un DVD-R standard de 4,7Go. Cette capacité est rendue possible grâce à l’usage du laser bleu-violet de 405 nm (405 milliers d’un mètre) qui est réellement violet-pourpre (voir figure 1) et à une tête de lecture optique à lentille de 0,85 NA (ouverture numérique). Comme les rayons laser bleu-violet sont à ondes plus courtes (405 nm) que ceux de la lumière rouge (650 nm) qui sert aux systèmes CD et DVD, le faisceau laser peut graver de plus petits points sur la surface du disque. Puisque chaque bit prend moins d’espace, plus de données peuvent être stockées sur un disque de 4,7 po.

Couche d’enregistrement d’un disque Blu-ray

Une caractéristique distincte du Blu-ray est la position de la couche d’enregistrement. Dans les DVD, cette couche se situe entre deux couches de polycarbonate de 0,6 mm, tandis que celle du Blu-ray est positionnée près de la surface d’un substrat en plastique de 1,1 mm qui est recouvert d’une couche protectrice mince de 0,1 mm. Non seulement la lecture du disque est-elle plus facile puisque le laser a une plus courte distance à parcourir, mais la densité d’enregistrement est augmentée parce que le laser peut être dirigé plus étroitement par l’ouverture plus grande de 0,85 NA de la lentille (voir la figure 1 ci-dessus). De plus, ce positionnement minimise les problèmes d’inclinaison reliés à la résistance du substrat durant le processus de moulage par injection utilisé pour fabriquer les disques. Il y a risque que le laser se sépare en deux faisceaux (phénomène connu sous le nom de biréfringence) et, si la séparation devient excessive, il est impossible de faire la lecture des données enregistrées sur le disque.

Évidemment, il y a certains désavantages à ce que la couche d’enregistrement soit si près de la surface du disque — les données sont exposées à l’abrasion accidentelle, à la poussière et aux empreintes digitales. Pour éviter ces avatars, une couche de protection dure, spécialement formulée, est appliquée sur la couche supérieure. La couche de protection est assez résistante pour empêcher les abrasions accidentelles et pour permettre d’essuyer la poussière et les empreintes de la surface du disque.

Pourquoi une aussi grande capacité ?

La technologie vidéo haute définition (720 p ou 1080 i) demande cinq fois plus d’espace d’enregistrement que la technologie vidéo à définition standard (480 i). Toute transmission HDTV est basée sur une chaîne continue de données numériques de 19,4 Mbps (mégabits par seconde) mais, comme le taux maximal de transfert de données pour un DVD est d’environ 10 Mbps, la bande passante n’est tout simplement pas suffisante pour enregistrer une émission haute définition sur un DVD inscriptible. Pour arriver à la densité nécessaire à l’enregistrement d’autant de données sur un disque optique à une face de 12 cm, les points gravés dans le disque doivent être plus petits et les images vidéo haute définition doivent être comprimées pour en permettre le stockage.

Codecs video et audio

Blu-ray est formaté selon le protocole MPEG-2, Codec vidéo 9 (VC-1 selon le format Windows Media 9), ou selon le protocole H.264/MPEG-4 AVC qui utilise une technique de compression vidéo pour réduire le nombre des données (c.-à-d. utiliser moins de données numériques) du vidéo haute définition. Très efficaces, le dernier protocole MPEG-4 AVC et le codec VC﷓1 permettent la compression des données images à environ un tiers de la taille du codec MPEG-2, ce qui assure une lecture claire et précise des images numériques.

Quel que soit le codec utilisé, la compression doit suffire à diminuer le taux de bits au niveau de capacité d’enregistrement des données, tout en maintenant la qualité haute définition des images à un niveau raisonnable. Il est donc possible d’enregistrer le signal haute définition sans compression excessive, sans occulter les détails de l’image haute définition d’origine. Quant aux formats audio pour le disque Blu-ray, ils sont supérieurs aux spécifications qui existent pour les DVD et incluent tous les types de codecs audio disponibles. Toutefois, au moment d’aller sous presse, la technologie ambiophonique numérique DTS Digital Surround, plus robuste, fait l’unanimité pour le disque Blu-ray (BD).

Quelle est la capacité du disque Blu-ray ?

Un disque Blu-ray peut avoir une structure de trois faces simples à une couche avec une capacité de 23,3 Go, 25 Go, 27 Go, ou de trois faces simples à deux couches avec une capacité de 46,6 Go, 50 Go et 54 Go (sans changer de face) comparativement aux DVD existants qui contiennent entre 4,7 Go et 9,4 Go de données. Selon les derniers communiqués, il semble qu’un disque « hybride » aurait été proposé par le « Blu-ray Disc Founders Group ». Ce disque aurait deux faces à une seule couche et offrirait une capacité de 8,5 Go en définition standard et de 25 Go en haute définition.

Compatibilité

De concept novateur, le disque Blu-ray est un support optique qui exige un nouvel outillage ou la construction de nouvelles installations de fabrication et reproduction. Il ne partage pas de compatibilité avec les technologies DVD courantes.

Il est impossible de faire jouer un disque Blu-ray dans un lecteur DVD standard mais les disques DVD existants sont compatibles en lecture avec les unités Blu-ray à fonction de rétrocompatibilité.

Comparaison des formats DVD et Blu-ray

Paramètres DVD Blu-ray Disc
Capacité/couche (Go)

4,7

25

Nombre maximal de couches 2 2
Nombre maximal de faces 2 2
Substrat + couche de surface (mm) 0,6 + 0,6 1,1 + 0,1
Longueurs d’ondes laser (nm) 650 405
Ouverture numérique 0,60 0,65
Cartouche Non Non
Couche dure requise Non Oui
Difficultés de lecture DVD - More complex
Taux maximal de transfert des données (Mbps) 11,08 (1X) 36,.55 (1X)
Période maximale d’enregistrement (HDTV) Une couche - 2 heures
Deux couches - 4 heures

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