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Caractéristiques des enregistreurs DVD/Blu-ray

Le lecteur/graveur de DVD Pioneer DVR 550 HXS (600 €).

Présentation (I)

Le DVD, acronyme de Digital Versatile Disc, est la nouvelle génération de disque optique remplaçant depuis 1995, à la fois le CD-ROM (compact disc) et la cassette VHS. Il est toutefois déjà concurrencé par le format Blu-ray.

Nous verrons dans cet article que les avantages du format DVD - et plus encore du Blu-ray - sont multiples. Du fait de sa haute densité et de sa meilleure qualité d'image comparé aux autres supports multimédias, le DVD est devenu le support idéal pour archiver des films, de la musique, des logiciels ou des données informatiques. Mieux que le CD, le DVD a révolutionné l'industrie multimédia.

En fait, le DVD exploite une technologie qui fut déjà exploitée dans les vidéodisques (disque laser) il y a une génération mais dans une version plus moderne, plus compacte et plus souple.

Comme toute technologie, au premier abord vous risquez d'être dépassé par son jargon et les nombreux acronymes et autres normes qu'elle utilise, d'autant que la toute récente technologie Blu-ray vient ajouter ses spécificités. Mais je tiens le pari qu'après avoir lu cet article vous disposerez de suffisamment d'informations pour faire votre choix en toute connaissance de cause.

Avantages du disque optique

Le format "standard" de disque optique reste encore actuellement le DVD même si le disque Blu-ray (BD) commence lentement à pénétrer le marché.

Le format DVD fut normalisé par le DVD Forum en 1999 et s'est rapidement imposé pour plusieurs raisons :

- La facilité et la souplesse d'utilisation : l'utilisateur recherche avant tout un support pratique à utiliser. Le DVD offre un format compact de 12 cm de diamètre; il autorise un accès direct à l'information sans rembobinage ou lecture séquentielle, contrairement aux cassettes; on peut accéder directement à n'importe quelle séquence du film, aux chapitres, etc; on peut sélectionner la langue de son choix, avec ou sans sous-titrage.

- La qualité de l'image et du son : la reproduction numérique des images et du son est largement supérieure à la qualité des cassettes et des disques de vinyle

- La stabilité du support : comme son homogue compact, le DVD ne craint pas l'usure mécanique car la tête de lecture n’est jamais en contact mécanique avec le disque. Le disque est lu par un faisceau laser qui peut repasser pratiquement un nombre illimité de fois la même scène, alors que la bande magnétique ou le disque de vynile se dégrade par la simple lecture du fait du contact mécanique avec le support. 

Comme le CD, la surface du DVD est protégée par une couche de plastique tranparent, dans ce cas-ci du polycarbonate empêchant l'imprégnation des traces de doigts et le dépôt de poussières ou de saletés. De plus, la surface des micro-cuvette est recouverte d'un fin film d'aluminium pour faciliter la réflexion du rayon laser.

- La capacité de stockage : on peut stocker sur un DVD entre 7 et 25 fois plus de données que sur un CD, soit 17 GB sur un DVD double couche, et jusqu'à 17 GB par couche sur un DVD au format HD (51 GB au total). Et ce n'est qu'un début.

- Le processus de fabrication : la fabrication d'un lecteur ou d'un enregistreur DVD ainsi que des consommables (DVD vierges) est beaucoup plus simple que celle d'un magnétoscope ou des cassettes; ils sont également plus fiables et plus robustes que ces derniers.

- Le prix : tant le prix des lecteurs, des graveurs que des consommables sont relativement bon marchés compte tenu de leur fiabilité ou de leur longévité.

- Le gain d'espace : tant pour un usage professionnel qu'amateur (une bibliothèque publique, une salle d'archivage, un collectionneur, etc), le gain d'espace offert par le DVD est très appréciable. Un HD DVD de 17 GB par exemple contient l'équivalent de plus de 1700 livres de 400 pages au format Word illustrés de planches couleurs. Autrement dit, toute votre bibliothèque tiendrait sur un seul DVD ! Ce serait plus délicat pour vos reportages vidéos qui peuvent occuper chacun un DVD, mais il vous soulage des encombrantes bobines de film.

A lire : Le compact disc à 25 ans

Différence entre le DVD et le CD-ROM

Le disque DVD ressemble à s'y méprendre à un CD. Il affiche le même diamètre de 12 cm et une épaisseur (substrat) de 1.2 mm.

Tout comme le CD, il se manipule aussi facilement et grâce à sa taille réduite, il se range facilement et convient idéalement à un usage domestique.

A la différence des lecteurs CD dont le rayon laser travaille à la longueur d'onde de 780 nm, le disque offrant un capacité maximale de 700 MB, le laser d'un DVD travaille à 650 nm pour une capacité nominale de stockage de 4.7 GB, celui d'un lecteur DVD au format Blu-ray travaillant à 405 nm, offrant une capacité nominale de stockage 25 GB.

La tête optique laser se caractérise également par son ouverture numérique ou "pickup angle", NA en abrégé. Elle varie entre 0.45 à 780 nm et 0.85 à 405 nm. Plus l'ouverture numérique et la fréquence de travail du laser sont élevés, plus la gravure/lecture sera fine (mais plus le risque d'aberration augmente) et plus la quantité d'information stockable à surface égale est importante.

Dans le cas de la technologie Blu-ray, le système optique du laser dispose d'une deuxième lentille pour faciliter la focalisation. 

Les aberrations optiques du système laser (défocalisation, coma et sphéricité) et le phénomène de biréfringence viennent toutefois dégrader les performances du système. Les ingénieurs doivent donc trouver un juste compromis, ce qui va affecter le prix des appareils.

Mise à par la technologie laser, le DVD se différencie du CD par trois évolutions techniques :

1°. La densité des données

Analysé au microscope, on constate que la structure des pistes est beaucoup plus dense sur un DVD que sur un CD. Elle diffère également entre DVD-ROM, DVD-RAM et DVD-RW.

Le DVD atteint ses hautes performances en groupant plus de données par unité de surface qu’un CD. Il le fait de deux manières : en resserrant les pistes et en réduisant la taille des microcuvettes (les "creux") en fonction de la fréquence du rayon laser.

Ainsi que le montre l'image de gauche prise au microscope, un DVD présente des microcuvettes deux fois plus petites que celles d’un CD (0.4 µm contre 0.83 µm) et ses pistes sont deux fois plus serrées (0.74 µm d'écart contre 1.6 µm).

De plus, dans un lecteur de CD, le faisceau laser doit passer à travers une couche de recouvrement optique en acrylique (plastique) relativement épaisse avant d'atteindre les microcuvettes représentant les données. Pour aider le lecteur de DVD à se focaliser sur ces creux plus petits, un disque DVD utilise une couche optique deux fois plus mince que celle d'un CD, soit 0.6 mm.

Seul inconvénient, une galette aussi mince devient souple et ne résiste pas aux manipulations mécaniques. Dès lors, les fabricants ont décidé de coller une seconde couche optique d’une épaisseur de 0.6 mm (format HD) ou de 0.1 mm (format Blu-ray Disc), grâce à une technologie de collage mise au point par Panasonic. Selon le type de disque, une, deux voire trois couches peuvent contenir des données. Ainsi, un DVD est en quelque sorte un double ou un triple CD.

2°. Le taux de compression

Le second avantage du DVD est la nouvelle technologie de compression de données qui permet de stocker sur un seul disque un très grand nombre d'information en évitant de recopier les données redondantes ou inutiles, comme cela se fait avec les images au format JPEG ou les sons au format MP3 par exemple.

Ainsi, un bon logiciel de compression est capable de compresser un film de 9 GB jusqu'à 2 GB, en y intégrant toutes ses composantes (menus de navigation, pistes audio, sous-titrages, versions multiples, bonus, etc).

Les procédés de compression font appel aux fameux "codecs", néologisme formé à partir des mots codeur et décodeur. Les codecs représentent des procédés permettant de compresser ou de décompresser un signal dans un format particulier : JPEG, MPEG-2, HD, etc. Ils sont adaptés aux images, aux vidéos et aux sons. A ne pas confondre avec les normes de compression ni avec les convertisseurs vidéos et audio D/A dont nous reparlerons.

Notons que si vous souhaitez que votre DVD "rippé" (c'est-à-dire copié correctement sans brouillage vidéo) tienne sur les 4.7 GB d'un disque DVD-5 simple face simple couche (voir plus bas) mais que vous constatez que le taux de compression est trop élevé, vous devrez vous arranger pour retirer certaines informations du projet avant de procéder à la gravure ou à la sauvegarde (comme vous le feriez en gravant un CD).

Plusieurs logiciels de copie muni des procédés de compression sont proposés aux informaticiens et aux vidéastes, pour citer DVD Shrink, RatDVD ou WinDVD sans parler des logiciels dédiés au montage (Studio, Vegas, etc). 

Précisons que si la copie d'un DVD ne requiert pas d'ordinateur très puissant (un CPU de 1 GHz et 1 GB RAM suffisent largement), du fait des codecs, le montage de vidéos HD requiert un ordinateur assez puissant, cadencé à plus de 2 GHz et disposant d'au moins 4 GB RAM. Rien ne sert donc de s'initier à la vidéo numérique sur un "vieux" Pentium III, ça ne tournera pas !

Document T.Lombry.

3°. La superposition des couches

Ainsi que nous l'avons évoqué, un gros avantage du DVD est de combiner plusieurs couches ou pistes sur un seul disque. 

Les fabricants proposent ainsi des lecteurs/graveurs capables de lire ou d'enregistrer jusqu'à 4h30 de film sur un seul DVD monocouche double face (DVD-10). Le disque ne doit pas être retourné et il n'y a aucune perte de qualité. 

Les avantage de cette souplesse sont évidents, principalement dans toutes les applications multimédia interactives et éducatives.

Les formats de disques

Le DVD-ROM

Le DVD-ROM dit DVD de stockage ou d'archivage, est le format standard utilisé par les professionnels, notamment dans l'industrie du cinéma, de l'édition et en informatique. C'est l'équivalent du CD-ROM mais avec des capacités beaucoup plus élevées puisqu'elles peuvent théoriquement atteindre 4.7 GB par couche, soit 17 GB pour un disque double face double couche (DVD-17).

Les DVD-ROM sont lisibles par les lecteurs DVD de salon et les lecteurs DVD équipant les ordinateurs.

Le DVD-ROM accepte tous les formats informatiques sans aucune perte de qualité. Ses capacités de transfert élevées (de 8.7 à 21 MB/sec) lui permettent d'enregistrer et de lire des films aux formats MPEG-1 et MPEG-2 (vidéo et image/son numériques) et du son en qualité Dolby Digital AC3. Notons qu'il soit compressé en AC3 ou Pro Logic, le système Dolby Digital est le plus utilisé dans les équipements de home cinema. On y reviendra.

Les DVD-ROM se déclinent en 5 capacités de stockage, un nombre rappellant leur capacité approximative en gigabytes (GB). Notons qu'en France, la document indique parfois les capacités en gibioctets (1 Gio = 1.07 GB) :

Type

Couches

Faces

Capacités

DVD-5

Simple

1

4.7 GB

DVD-9

Double

1

8.5 GB

DVD-10

Simple

2

9.4 GB

DVD-14

Simple+Double

2

13.2 GB

DVD-18

Double

2

17 GB

Le DVD-5 ou DVD-R d'une capacité de 4.7 GB est le plus répandu car il permet de copier à moindre coût des séquences multimédia sur disque optique, mais cela s'effectue au détriment d'une perte de qualité liée au taux de compression.

Le DVD-9 compense cette perte de lisibilité en exploitant des microcuvettes et des surfaces 10 % plus grandes que le DVD-5. Il sert notamment de support aux DVD Vidéo car sa capacité permet un encodage à plus haut débit et offre une meilleure qualité d'image et de son que le DVD-5. 

Enfin, il existe un DVD+R 9 offrant la même capacité pour les particuliers désirant graver leurs propres vidéos. Inconvénient, les disques double face doivent être retournés durant la lecture.

Les DVD Vidéo et DVD Audio

Les DVD Vidéo et DVD Audio sont dérivés du DVD-ROM mais qualifient un support de film ou de musique. En standard, la durée d'un film sur un DVD-5 est de 2h 15m en compression MPEG-2.

Ainsi que nous le verrons, le DVD Vidéo est en concurrence directe avec le disque Blu-ray, ce dernier offrant une capacité 10 fois supérieure.

Le DVD Vidéo, qu'il soit au format DVD-5 ou DVD-9 offre une définition standard (SD) de 720 x 576 pixels (PAL 50 Hz). Il ne s'agit donc pas de haute définition (HD) et cela se voit parfois quand l'image est projetée sur un téléviseur HD. On y reviendra à propos de l'upscaling.

Le DVD Vidéo peut contenir des données vidéo, audio et des images multiplexées, compressées au standard MPEG-2. Il possède également une organisation hiérarchique de répertoires pouvant contenir jusqu'à 99 titres, chacun subdivisé jusqu'à 10 chapitres. Il peut contenir des données destinées à des lecteurs de salon ainsi que des données additionnelles pouvant être lues sur un ordinateur.

Les industriels ont également élaboré un système de zones afin de limiter les exportations de DVD (et Blu-ray) en dehors des régions désignées, ce qui permet aux éditeurs de garder le contrôle sur le prix de vente individuellement sur chaque région du globe et d'éviter le piratage, du moins en théorie. Ce zonage figure dans un pictogramme au dos de toutes les jaquettes et sur tous les DVD Vidéo. La zone 1 concerne l'Amérique du Nord; la zone 2 l'Europe, le Japon, le Moyen-Orient et l'Afrique du Sud, etc.

Si en théorie il est impossible de lire un DVD Vidéo d'une zone étrangère (un disque US importé en Europe par exemple), ainsi que l'explique cet article, en pratique des astuces et des utilitaires permettent de "dézoner" la quasi-totalité des lecteurs de DVD pour ordinateurs et une grande partie des lecteurs de salon. Sachez toutefois qu'en pratiquant cette opération votre lecteur ne sera plus sous garantie. S'agit-il réellement de piratage ? Certainement pas, car l'amateur achète ses DVD importés et ne cherche pas à nuire puisqu'il effectue l'opération pour son usage privé.

Enfin, il existe plusieurs formats de DVD dit "enregistrables", des graveurs destinés à l'utilisation domestique plutôt qu'aux professionnels (comme le sont les DVD-ROM par exemple). Toutefois, ces graveurs grands publics ne permettent pas encore d'atteindre les capacités maximales théoriques. Il existe plusieurs familles :

Le DVD-R

Comparable au CD-R, le DVD-R permet d'enregistrer jusqu'à 4.7 GB par face mais n'accepte qu'une seule et définitive gravure. Ce format se décline en deux sous-formats mutuellement incompatibles : 

- Le DVD-R(A) pour l’authoring (usage professionnel, éducatif, etc)

- Le DVD-R(G) pour l'usage grand public.

Le DVD-RW

"RW" (ReWritable) est l'acronyme de réinscriptible. Ce DVD est très proche de l’actuel CD-RW. C'est un disque simple face sur lequel il est possible d'enregistrer et d'effacer l'information jusqu’à 1000 fois. Sa capacité est de 4.7 GB.

Il n'existe pas de double face à ce jour. Inconvénients, il est parfois difficile à lire dans les lecteurs de salon et se vend plus cher que les DVD-R.

Le DVD+RW

Il ressemble beaucoup au DVD-RW mais il est lisible dans tous les lecteurs de DVD grâce à une innovation technique majeure (le "Loss Less Linking"). Ses capacités de base atteignent 4.7 GB par face.

Le DVD-RAM

Le DVD-RAM est un cas particulier. Il n'est lisible que dans les lecteurs de DVD-RAM mais tous les lecteurs de DVD-RAM lisent également les CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM et DVD-R.

Proche du disque dur, le DVD-RAM permet la réécriture quasi infinie (plus de 100000 fois). Ses capacités sont de 4.7 GB par face.

Notons que le DVD-RAM est compatible avec le port Firewire (i-Link) à au débit, ce qui le rend idéal pour le transfert vidéo.

Pour nous résumer, si nous les classons en fonction de leur format, il existe 3 familles de disques DVD :

- les DVD de lecture : le DVD-ROM, le DVD Audio et le DVD Vidéo

- les DVD enregistrables une seule fois : le DVD-R, le DVD+R

- les DVD enregistrables plusieurs milliers de fois : le DVD-RW, le DVD+RW et le DVD-RAM

Le Blu-ray

Les disque Blu-ray se limitent 2 formats :

- le Blu-ray BD-R ou BD-RE. C'est un disque réinscriptible proposé en 3 formats : le simple couche de 25 GB, le double couche de 50 GB et le quadruple couche de 128 GB. Pour mémoire, il existe également un disque Blu-ray simple couche mesurant 8 cm de diamètre d'une capacité 7.5 GB.

- le Blu-ray BD-ROM. Il est réservé à la lecture (film, etc) ou à l'archivage. Il supporte les codecs MPEG-2 (format DVD), MPEG-4 AVC et le VC-1 basé sur le codec Windows Media 9 de Microsoft.

Ces différents types de disques supportent évidemment la haute définition (HD) notamment le format 16/9, le son 5.1, les flux audio PCM, le Dolby Digital et True HD, le DTS, etc. Nous reviendrons sur ces formats d'encodage.

Heureusement pour nous, les lecteurs et les enregistreurs DVD et Blu-ray de salon sont généralement compatibles avec la plupart des médias (supports), notamment le modèle Sony RDR HX650 (295 €) présenté ci-dessous.

Lecteur/graveur DVD Sony RDR HX650 (295 €).

Vitesses, débits et durées d'enregistrements

Les DVD

Un lecteur de DVD de salon tourne à la vitesse standard de 1X et jusqu'à 1530 tr/min, soit l'équivalent d'un lecteur CD d'environ 8X.

Les lecteurs DVD-ROM de la dernière génération tournent 16 fois plus vite (en vitesse maximale) qu'un DVD de salon. Ils peuvent atteindre 24480 tr/min, soit une vitesse relative de 16X.

Un lecteur DVD peut balayer un disque à la recherche d'une séquence à une vitesse ultra rapide de 200X.

L’enregistrement d’un film qui passe à la télévision est gravé à la "vitesse du film", c'est-à-dire 1X.

Pour copier un DVD par ordinateur et gagner du temps, il peut être intéressant de le graver 8 fois plus vite que la lecture.

Comme à l'époque des magnétoscopes, lorsqu'on enregistre un film, la plupart des enregistreurs DVD (et Blu-ray) proposent différentes niveaux ou durées d'enregistrements : XP (1h), SP (2h), LP (4h), EP (6h), SEP (8h), etc.

En fonction du taux de compression (du niveau de qualité de l'enregistrement) évoqué plus haut, la capacité peut grandement augmenter.

Ainsi un DVD-RAM-R ou un DVD-RW permet d'enregistrer normalement 1h de film en qualité XP, soit 4.7 GB, mais elle peut atteindre 2h et 9.7 GB si on double le taux de compression. Si le lecteur ou l'enregistreur/graveur de DVD dispose d'un disque dur, en mode XP+ on peut atteindre 23h d'enregistrement, 136h en mode LP et jusqu'à 455h d'enregistrement en mode MN !

Les Blu-ray

Le mécanisme de lecture d'un disque Blu-ray supporte généralement des débits de 36 Mbit/s (1X) ou de 72 Mbit/s (2X).

En format d'encodage vidéo MPEG-4 AVC, un disque Blu-ray réinscriptible double couche (le standard) peut contenir jusqu'à 4h50m de vidéo pour un débit de 23 Mbits/s à raison de 25 images/sec de 1080 pixels de hauteur chacune, ce qui représente 0.11 MB par image.

On peut évidemment augmenter sa capacité ou le temps de lecture en réduisant la taille des images et le débit dans les mêmes proportions. Sa capacité maximale peut alors atteindre 22 heures de vidéo pour un débit de 5 Mbits/s et des images de 576 KB chacune.

Enfin, un lecteur ou un enregistreur DVD ou Blu-ray se caractérise également par ses spécifications techniques, notamment l'exploitation ou non d'un disque dur, son système de fichiers, la définition de l'image, les normes qu'il supporte, le codage numérique des signaux vidéo et audio, les formats qu'il supporte ainsi que sa connectique plus ou moins sophistiquée et performante. Ce sera l'objet des prochains chapitres.

Prochain chapitre

Le disque dur

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