La technique du Laserdisc : tout expliqué...
Posté : mar. 25 mars 2008, 00:05
Pour continuer sur les demandes techniques de philac sur le fonctionnement du Laserdisc, voici un petit résumé du principe de fonctionnement du Laserdisc, les différences entre le CAV et le CLV, avec les différentes évolutions apparues au fil des ans : son numérique PCM, AC3-RF, DTS, etc...
Ce sujet est long, et reprend pas mal d'informations publiées dans d'autres sujets, mais c'est à mon avis préférable d'avoir un seul sujet résumant tout.
Au passage, merci à nos deux administrateurs préférés de "fixer" ce sujet :)
1 - Au commencement était... le DiscoVision
Le Laserdisc est né sous le nom DiscoVision, commercialisé fin 1978 aux USA. Le DiscoVision était le fruit des efforts conjugués de MCA et de Philips. Les principes de base sont restés les mêmes jusqu'à la fin de vie du Laserdisc: disque optique à double face de 30 cm de diamètre, vidéo et son codées de manière analogique sur le disque, et données lues par un laser. La partie gravée du disque est protégé par un substrat en polycarbonate.
La lecture se fait à une vitesse constante de 1800 tours/min. On parle donc de vitesse angulaire constante (CAV, Constant Angular Velocity).
La lecture est faîte en partant du centre, la lentille laser se déplaçant vers l'extérieur. Les données sont gravés sous formes de cercles concentriques donc. On a au total 54000 cercles concentriques. Une rotation du disque permet au laser de lire un cercle complet, contenant l'ensemble du signal correspondant à une image et au son associé. 1800 tours par minute donne la possibilité pour le laser de lire 1800 cercles concentriques différents, soit 1800 images. Or en NTSC, on a 30 images/secondes, donc 1800/30=60 secondes d'images. Soit une minute. Bref, la vitesse de rotation n'est pas dûe au hasard
54000 cercles concentriques donnent 54000 images, soit, en NTSC, 30 minutes de vidéo.
Dans ce mode, aussi appelé "Standard Play" ou "Full Features Play", les fonctions d'arrêt sur image, de lecture au ralenti, image par image, etc... sont disponibles, quel que soit le lecteur.
Pourquoi est-ce possible? Tout simplement parce que si on arrête le déplacement du laser, celui-ci lit en permanence le même cercle concentrique...donc la même image. Avancer au ralenti image par image consiste donc à déplacer le bloc laser plus lentement que lors d'une lecture normale...voir à le déplacer dans l'autre sens pour faire un retour arrière image par image.
Un autre mode d'enregistrement est ensuite apparu : le CLV (ou Constant Linear Velocity). Dans ce mode, la vitesse de rotation du disque baisse constamment, commençant à 1800 RPM comme pour le CAV mais baissant de manière constante jusqu'à 600 RPM. L'avantage: on a le même nombre de disques concentriques, mais ceux-ci peuvent contenir plus d'informations puisqu'ils sont lus plus lentement. Donc la durée des disques augmente substantiellement. L'inconvénient, c'est que les fonctions d'arrêt sur image, de ralenti...ne sont plus disponibles. Les données d'une image n'étant plus stockées sur un seul cercle concentrique, il est donc impossible de "geler" l'image en stoppant le bloc laser.
Le CLV a aussi un inconvénient majeur par rapport au CAV : un sensibilité beaucoup plus forte au phénomène de "crosstalk", dans lequel le faisceau laser ne se contente pas de lire ce qui se trouve sur un seul cercle concentrique, mais "déborde" sur les cercles adjacents. L'effet à l'écran est flagrant : phénomène d'image parasite.
Image correcte
Image souffrant de "crosstalk"
Il n'y a aucune procédé numérique dans la gravure et la lecture de l'image et du son sur un DiscoVision.
L'image et le son sont gravées sur le disque en modulation de fréquence (FM). La réflexion du laser dans le sillon du disque, sur un tour complet du disque, donne un signal électrique qui est démodulé pour récupérer le signal composite d'une image.
Contrairement au CD, au DVD, les sillons (ou les trous) d'un DiscoVision ont des longueurs différentes. Sur un disque optique numérique (CD, DVD, etc), ces sillons ont par définition tous la même longueur, puisqu'un seul type d'information est codé : 0 ou 1. On peut donc se baser sur la présence ou non d'un trou pour coder cette information.
Sur un DiscoVision, ces trous ont des longueurs différentes, de sorte que la lumière laser réfléchie par le disque ne représente pas un signal binaire mais bien un signal électrique de fréquence variable, nous permettant donc par modulation de fréquence de récupérer le signal électrique d'origine (le signal composite de l'image).
En fait, une lecture par laser n'est pas forcément numérique, elle l'est en fonction de la manière dont les trous sont gravés sur le disque. Si ces trous ont une longueur identique, par définition alors le seul type d'information pouvant être réfléchi par le disque est l'absence ou non de trou. on est bien en présence d'un codage binaire.
Si ces trous ont une longueur différente, alors on est en revanche en présence d'un signal modulé en fréquence, donc analogique.
Si on pouvait mesurer la profondeur des trous, on pourrait faire de la modulation d'amplitude. Mais comme un laser a une longueur d'onde fixe, ce principe est par définition impossible avec une lecture laser. Donc, que l'on soit en numérique ou en analogique, tous les trous ont la même profondeur.
Il est à noter que tous les disques DiscoVision sont, en théorie, toujours compatibles avec nos lecteurs Laserdisc actuels. Je dis bien "théorie", car en pratique, la faible qualité de ces disques rend leur lecture très aléatoire, non seulement sur les lecteurs DiscoVision de l'époque mais encore plus sur nos lecteurs plus modernes.
C'est d'ailleurs ce qui a entraîné la première mort du support, moins de 2 ans après son lancement. MCA et Philips se sont rejetés mutuellement la faute. MCA, en charge de la production des disques, affirmait que les lecteurs fabriqués par Philips étaient de piètre qualité, et Philips affirmait que les disques étaient mal fabriqués. Avec le recul, on pourrait aujourd'hui dire que le problème venait plutôt de MCA et de sa chaîne de production de disques.
Ce sujet est long, et reprend pas mal d'informations publiées dans d'autres sujets, mais c'est à mon avis préférable d'avoir un seul sujet résumant tout.
Au passage, merci à nos deux administrateurs préférés de "fixer" ce sujet :)
1 - Au commencement était... le DiscoVision
Le Laserdisc est né sous le nom DiscoVision, commercialisé fin 1978 aux USA. Le DiscoVision était le fruit des efforts conjugués de MCA et de Philips. Les principes de base sont restés les mêmes jusqu'à la fin de vie du Laserdisc: disque optique à double face de 30 cm de diamètre, vidéo et son codées de manière analogique sur le disque, et données lues par un laser. La partie gravée du disque est protégé par un substrat en polycarbonate.
La lecture se fait à une vitesse constante de 1800 tours/min. On parle donc de vitesse angulaire constante (CAV, Constant Angular Velocity).
La lecture est faîte en partant du centre, la lentille laser se déplaçant vers l'extérieur. Les données sont gravés sous formes de cercles concentriques donc. On a au total 54000 cercles concentriques. Une rotation du disque permet au laser de lire un cercle complet, contenant l'ensemble du signal correspondant à une image et au son associé. 1800 tours par minute donne la possibilité pour le laser de lire 1800 cercles concentriques différents, soit 1800 images. Or en NTSC, on a 30 images/secondes, donc 1800/30=60 secondes d'images. Soit une minute. Bref, la vitesse de rotation n'est pas dûe au hasard
54000 cercles concentriques donnent 54000 images, soit, en NTSC, 30 minutes de vidéo.
Dans ce mode, aussi appelé "Standard Play" ou "Full Features Play", les fonctions d'arrêt sur image, de lecture au ralenti, image par image, etc... sont disponibles, quel que soit le lecteur.
Pourquoi est-ce possible? Tout simplement parce que si on arrête le déplacement du laser, celui-ci lit en permanence le même cercle concentrique...donc la même image. Avancer au ralenti image par image consiste donc à déplacer le bloc laser plus lentement que lors d'une lecture normale...voir à le déplacer dans l'autre sens pour faire un retour arrière image par image.
Un autre mode d'enregistrement est ensuite apparu : le CLV (ou Constant Linear Velocity). Dans ce mode, la vitesse de rotation du disque baisse constamment, commençant à 1800 RPM comme pour le CAV mais baissant de manière constante jusqu'à 600 RPM. L'avantage: on a le même nombre de disques concentriques, mais ceux-ci peuvent contenir plus d'informations puisqu'ils sont lus plus lentement. Donc la durée des disques augmente substantiellement. L'inconvénient, c'est que les fonctions d'arrêt sur image, de ralenti...ne sont plus disponibles. Les données d'une image n'étant plus stockées sur un seul cercle concentrique, il est donc impossible de "geler" l'image en stoppant le bloc laser.
Le CLV a aussi un inconvénient majeur par rapport au CAV : un sensibilité beaucoup plus forte au phénomène de "crosstalk", dans lequel le faisceau laser ne se contente pas de lire ce qui se trouve sur un seul cercle concentrique, mais "déborde" sur les cercles adjacents. L'effet à l'écran est flagrant : phénomène d'image parasite.
Image correcte
Image souffrant de "crosstalk"
Il n'y a aucune procédé numérique dans la gravure et la lecture de l'image et du son sur un DiscoVision.
L'image et le son sont gravées sur le disque en modulation de fréquence (FM). La réflexion du laser dans le sillon du disque, sur un tour complet du disque, donne un signal électrique qui est démodulé pour récupérer le signal composite d'une image.
Contrairement au CD, au DVD, les sillons (ou les trous) d'un DiscoVision ont des longueurs différentes. Sur un disque optique numérique (CD, DVD, etc), ces sillons ont par définition tous la même longueur, puisqu'un seul type d'information est codé : 0 ou 1. On peut donc se baser sur la présence ou non d'un trou pour coder cette information.
Sur un DiscoVision, ces trous ont des longueurs différentes, de sorte que la lumière laser réfléchie par le disque ne représente pas un signal binaire mais bien un signal électrique de fréquence variable, nous permettant donc par modulation de fréquence de récupérer le signal électrique d'origine (le signal composite de l'image).
En fait, une lecture par laser n'est pas forcément numérique, elle l'est en fonction de la manière dont les trous sont gravés sur le disque. Si ces trous ont une longueur identique, par définition alors le seul type d'information pouvant être réfléchi par le disque est l'absence ou non de trou. on est bien en présence d'un codage binaire.
Si ces trous ont une longueur différente, alors on est en revanche en présence d'un signal modulé en fréquence, donc analogique.
Si on pouvait mesurer la profondeur des trous, on pourrait faire de la modulation d'amplitude. Mais comme un laser a une longueur d'onde fixe, ce principe est par définition impossible avec une lecture laser. Donc, que l'on soit en numérique ou en analogique, tous les trous ont la même profondeur.
Il est à noter que tous les disques DiscoVision sont, en théorie, toujours compatibles avec nos lecteurs Laserdisc actuels. Je dis bien "théorie", car en pratique, la faible qualité de ces disques rend leur lecture très aléatoire, non seulement sur les lecteurs DiscoVision de l'époque mais encore plus sur nos lecteurs plus modernes.
C'est d'ailleurs ce qui a entraîné la première mort du support, moins de 2 ans après son lancement. MCA et Philips se sont rejetés mutuellement la faute. MCA, en charge de la production des disques, affirmait que les lecteurs fabriqués par Philips étaient de piètre qualité, et Philips affirmait que les disques étaient mal fabriqués. Avec le recul, on pourrait aujourd'hui dire que le problème venait plutôt de MCA et de sa chaîne de production de disques.