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ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Le principe de lecture des disques optiques.

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1 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Le principe de lecture des disques optiques

2 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation du disque optique 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

3 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Inventé en 1982 par Sony et Philips CD: 12 cm de diamètre 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

4 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Les disques optiques doubles couches La 1ère couche métallique est semi-réfléchissante ce qui permet de lire deux couches de données (et donc doubler la capacité du disque) Les disques optiques inscriptibles Ils possèdent une couche photosensible qui peut être brulée par le faisceau laser qui crée ainsi des creux et plats. 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

5 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Les différents disques optiques (toujours 12cm de diamètre) CD 700 Mo de données DVD 4,7 Go de données (simple couche) 8,5 Go de données (double couche) 25 Go de données (simple couche) 50 Go de données (double couche) Blu-ray Disc 15 Go de données (simple couche) 30 Go de données (double couche) HD DVD 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

6 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Les disques optiques enregistrables (1 fois) CD-R DVD-R DVD+R Les disques optiques ré-enregistrables (au moins 1000 fois) HD DVD-RBD-R CD-RW DVD-RW DVD+RW HD DVD-RWBD-RE 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

7 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 2. Le principe de la lecture des données 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

8 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Les données sont gravées sur une piste en forme de spirale qui mesure 5 km de long. Le disque tourne à environ 250 tours/min (on est loin des 33 tours ou 45 tours!) La piste physique est constituée dalvéoles: profondeur 0,12 µm largeur de 0,67 µm longueur variable. Fond de lalvéole: creux (en anglais pit ) Espaces entre les alvéoles: plat (en anglais land ) Vocabulaire: piste 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

9 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON profondeur 0,12 µm largeur de 0,67 µm longueur variable, multiple de 0,278 µm (cest la norme imposée par le format CD) En résumé: Dimensions dun pit (creux): 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

10 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Le disque se déplace. La lumière du laser se réfléchit sur la surface métallique et revient au capteur de lumière. Principe (très) simplifié de la lecture: Le capteur de lumière détecte les creux et le plats et les traduit en terme de 0 et 1 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

11 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Détection des « land » et « pit »: On utilise la propriété dinterférences des ondes lumineuses. Longueur donde du Laser dans le vide: 780 nm Quand le laser traverse la couche de polycarbonate dindice n p = 1,55 la longueur donde devient: Soit environ 0,12 µm x 4 Cest-à-dire la profondeur dun creux Multiplié par 4 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

12 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Au niveau dun plat (land): Ondes réfléchies et incidentes en phase: Interférences constructives: La cellule reçoit de la lumière Au niveau dun creux (pit): Ondes réfléchies et incidentes en opposition de phase: Car la réfléchie parcourt 2 fois /4 soit /2 Interférences destructives: La cellule ne reçoit pas de lumière Profondeur dun creux: 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

13 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Donc les creux sont les « 0 » et les plats sont les « 1 » ? Elle regarde létat de la surface tous les 0,278 µm : sil ny a pas de transition, elle renvoie un « 0 » sinon elle renvoie un « 1 ». En pratique, la cellule chargée de lire les données détecte les transitions entre pits et lands Toutes les 8 lectures (chaque lecture représente un bit), on obtient un octet qui contient linformation contenue sur le CD (texte, musique etc…) 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

14 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Débit de lecture: Concrètement, la cellule ne lit pas 8 bits par 8 bits mais 14 bits par 14 bits! (norme imposée afin de ne pas avoir de pits et lands trop long, on insère des 0 et 1 pour marquer le début de longs pits et lands) CD audio: Fe = 44,1 kHz encodé en 16 bits Donc tous les 1/44100=23 µs, la cellule doit avoir lu 2x8 bits soit en réalité 2x14 bits!. Le débit dun CD audio est donc: 28/ = 150 Ko/s Un CD audio est obligatoirement lu à 150 Ko/s Un CD de données peut être lu à un débit multiple de 150 Ko/s (lecture en x1,x2, x48…) 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

15 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction Capacité dun CD: Du fait de la longueur de sa piste, un CD ne peut contenir que environ 700 Mo, pas plus… (1 bit occupe 0,278 µm) Cela correspond à 74 minutes de musique (voire 80 min sur certains CD) Si on veut mettre plus dinformations sur le disque, la taille occupée par 1 bit étant imposée (les 0,278 µm) il va falloir diminuer la largeur de la piste. Mais il va se poser le problème du diamètre du faisceau laser donc de la diffraction !

16 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 3. Le problème de la diffraction 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

17 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction Les diamètres de la diode et de la lentille étant très faibles. Le faisceau subit donc une diffraction. Limage donnée par la lentille nest pas un point mais une tâche dAiry. La lumière laser est émise par une diode laser et passe dans une lentille (un condenseur) On montre que dans ce cas, le diamètre de la tâche sexprime : NA (Numeric Aperture) est louverture numérique qui varie en fonction inverse de la distance focale f de la lentille

18 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction avec Pour un CD = 780 nm NA = 0,45 Donc d = 2,1 µm Il ne faut pas que la tache « déborde » sur la piste dà côté ! Tout va bien !

19 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction Si on veut augmenter la quantité de données sur un disque il faut: Diminuer lespacement entre les pistes donc diminuer aussi d Diminuer la longueur donde et augmenter NA Type de supportCDDVDHD-DVDBlu-ray Longueur donde780 nm658 nm405 nm Ouverture numérique0,450,65 0,85 Capacité700 Mo4,7 Go15 Go23 Go Distance entre pistes1,6 µm0,74 µm0,32 µm0,4 µm Largeur faisceau2,1 µm1,2 µm0,76 µm0,6 µm Laser bleu: Blu-ray !

20 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

21 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON 1. Présentation 2. Le Principe de la lecture des données 3. Le problème de la diffraction

22 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON Plus simple daccès: Cours très complet et technique de Jean-Philippe Muller : En anglais mais très complet: Pour aller plus loin…

23 ENSEIGNER Transmettre et Stocker lInformation en TS Olivier CHAUMETTE Lycée JP SARTRE BRON FIN Version 1 - Janvier 2013


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