Benjamin Britton, professeur associé et artiste électronique à l’Université de Cincinnati, fournit l’explication suivante :
Les outils de la technologie peuvent ressembler à un abécédaire déroutant. Des termes tels que ZIP, CD ou DVD sont couramment utilisés pour décrire les moyens disponibles pour stocker et partager des informations, allant du texte à l’audio en passant par les longs métrages. De tous ces termes, le DVD, qui signifie « digital versatile disc » (disque numérique polyvalent), est en passe de devenir le moyen le plus populaire et le plus fiable pour stocker des données, notamment des vidéos numériques de haute qualité. Les DVD font maintenant rapidement leur entrée dans les foyers américains comme option de divertissement de pointe pour regarder les sorties hollywoodiennes.
Avant d’entrer dans la mécanique du fonctionnement d’un DVD, il serait peut-être préférable d’expliquer le pourquoi. En d’autres termes, pourquoi l’industrie remplace-t-elle les normes précédentes en matière d’unités de stockage, notamment le CD (abréviation de compact disc) ? Tout simplement parce que la capacité de stockage du DVD est beaucoup plus importante. Le DVD est donc plus intéressant pour l’industrie de la vidéo et d’autres secteurs que le CD. Une vidéo numérique de haute qualité ne pourrait tout simplement pas tenir sur un CD. Elle ne peut même pas tenir confortablement sur le disque dur d’un ordinateur.
En effet, une vidéo numérique de haute qualité nécessite jusqu’à 100 mégaoctets (Mo) d’espace de données chaque minute, selon la quantité de compression utilisée. Le MPEG2, un format couramment utilisé pour la lecture de vidéos par ordinateur, compresse une minute de données visuelles en environ 30 Mo. Une vidéo de deux minutes nécessite donc 60 Mo, et un film de deux heures 3 600 Mo. Comparez cela à l’espace de stockage maximal d’un CD qui est d’environ 640 Mo.
L’encodage de données sur un DVD peut sembler être un art noir, mais il n’est en réalité pas très différent de l’encodage de données sur une bande vidéo. Une bande vidéo stocke et lit des informations en fonction de l’emplacement physique et de la disposition des particules d’oxyde de fer sur le matériau de la bande. De même, un DVD stocke et lit des informations en fonction d’un « motif de points » particulier sur sa surface. Un laser très précis grave ces points – en fait, des trous incroyablement petits – sur le DVD maître. C’est la petitesse des points qui permet la grande capacité de stockage du DVD.
Pratiquement parlant, disons que j’ai un projet de réalité virtuelle de 75 Mo sur un disque. Si je veux diffuser mon projet au public ou l’exposer dans les musées du pays, je vais avoir besoin d’un moyen fiable pour le visionner. Ainsi, j’ai besoin de le placer sur DVD, et pas seulement sur un DVD, mais sur des milliers pour la distribution.
Je fais donc un seul DVD à la maison, puis j’apporte mon disque à une maison de réplication, comme Panasonic, CinRam, Nimbus ou Diner. La plupart des prestataires de l’industrie optique sont, sans surprise, situés sur la côte ouest. Mais il existe aussi des maisons régionales. Ils transmettront les informations de mon disque, via des algorithmes logiciels, à ce que l’on appelle un graveur, qui guide le laser qui marque un DVD en verre avec le motif de données des points qui varient en termes d’espacement et en termes de luminosité et d’obscurité. L’espacement et la variation de la luminosité et de l’obscurité des points sont ce qui rend les données lisibles par un ordinateur ou par un lecteur DVD de téléviseur de la même manière que la variété des formes et de l’espacement de ces lettres et de ces mots vous permet de lire cette explication.
Puis, une photographie est prise de ce DVD maître et une gravure est faite à partir de cette photographie. A son tour, la gravure est utilisée pour créer une estampe en métal. Disons que je veux faire 1 000 versions DVD de mon œuvre de réalité virtuelle ou 2 millions de copies DVD de mon dernier film hollywoodien. La maison de réplication utilise simplement l’estampeur métallique pour imprimer le motif dans le revêtement plastique de tous ces DVD.
Ce que la plupart des gens trouvent au magasin de location de films ou au vidéoclub local s’appelle un DVD-5. Il est ainsi nommé parce qu’il stocke près de cinq gigaoctets (Go) d’informations. Il existe également des DVD-9 et des DVD-18. Un DVD-9 a une capacité double de celle d’un DVD-5, car il s’agit de deux disques, placés l’un sur l’autre. Le laser qui « lit » les informations interprète d’abord les données du disque supérieur, puis change d’angle pour traduire les données du second. Le DVD-18 fonctionne de la même manière, sauf que les deux disques sont à double face. Au lieu de ne lire qu’une face pour l’information, le laser lit les deux faces, un peu comme nos vieux disques vinyles.
Deux dernières notes sur les raisons pour lesquelles Hollywood se tourne vers les DVD comme support de choix pour sortir ses produits : Premièrement, les DVD sont plus durables que la cassette VHS standard. Si vous êtes dans le secteur de la location de films, cela signifie plus de profits à long terme car vous n’aurez pas à payer pour des versions de remplacement après de multiples lectures. (Cela présente l’avantage supplémentaire que la franchise locale n’aura pas à s’inquiéter de savoir si vous le rembobinez ou non). En outre, en raison de caractéristiques spéciales au sein des unités de lecture DVD des téléviseurs, il sera impossible pour ces appareils de « lire » et de lire des copies pirates de films sur DVD, un problème qui a plombé le marché vidéo d’Hollywood à l’étranger.
Plus d’informations sur les DVD proviennent de Sylvia Moats, Xiao Tang et Victor McCrary du National Institute of Standards and Technology (NIST):
Le DVD (vidéodisque numérique) est une technologie basée sur le stockage optique de données similaire au disque compact (CD). Le stockage optique des données est une méthode de stockage des informations numériques (1 et 0) en utilisant la lumière pour lire les informations. Les informations analogiques sont converties en informations numériques, qui sont ensuite codées sur le disque de l’intérieur vers l’extérieur. Les données numériques sont codées au moyen de piqûres sur la couche d’enregistrement du disque. Le codage est effectué à l’aide d’une technique appelée EFM, modulation de huit à quatorze, dans les CD et EFMPlus, modulation de huit à seize, dans les DVD.
Les puits et les séparations entre les puits, appelés lands, varient en longueur pour représenter les informations numériques stockées sur le disque. Les puits sont disposés dans une piste qui forme un motif en spirale sur la couche d’enregistrement du disque. Le disque tourne dans un mouvement circulaire à l’intérieur du lecteur, tandis qu’une tête optique laser se déplace lentement vers l’extérieur et reste focalisée sur les creux. Le faisceau laser est renvoyé vers un détecteur lorsqu’il touche les méplats, et il est dispersé loin du détecteur par les creux. La transition entre un creux et une surface correspond à un « 1 » dans le flux de bits numériques.
Un DVD peut stocker plus de deux heures de vidéo sur une couche du disque. Par rapport aux 74 minutes de données qu’un CD peut contenir, cette capacité marque une grande amélioration. (Soixante-quatorze minutes, c’est juste assez pour contenir la neuvième symphonie de Beethoven sur un CD entier). Les plus petits trous d’un DVD ont une largeur d’environ 0,4 micron (0,0001575 pouce), alors que les trous d’un CD ont une largeur minimale de 0,83 micron. Les microcuvettes sont disposées en pistes (appelées pas de piste) qui sont beaucoup plus rapprochées sur un DVD (0,74 micron) que sur un CD (1,6 micron). Avec cette construction, un DVD à une seule couche et à une seule face peut contenir 4,7 Go contre les 650 Mo que peut contenir un seul CD.
La taille plus petite des puits sur un DVD signifie que le faisceau laser utilisé dans un lecteur de DVD doit avoir une longueur d’onde plus courte que celui d’un lecteur de CD. Mais cette exigence permet une double compatibilité : Les lecteurs de DVD sont conçus pour lire les disques DVD aussi bien que les CD. Malheureusement, cette compatibilité est rétrograde et les lecteurs de CD ne pourront donc pas lire les DVD.
Avec des surfaces de puits aussi petites, le nombre d’erreurs possibles dans la lecture du disque est illimité. Par conséquent, le stockage de correction d’erreur a connu un développement rapide. Dans la technologie CD, il y a un codage de correction d’erreur (ECC) sur le disque comme moyen de corriger les problèmes quand ils se produisent. Les algorithmes ECC sont configurés pour détecter et corriger parfaitement les erreurs dans les données. Cette même méthode est utilisée pour la correction des erreurs dans la technologie DVD.
La plus grande quantité d’informations stockées sur un DVD vidéo est principalement due à la taille plus petite du puits et à l’espacement plus serré des pistes, mais un autre facteur entre en jeu – à savoir la compression. Le Moving Picture Experts Group a mis au point un algorithme de compression vidéo avancé, appelé MPEG2. Ce développement est basé sur la compression temporelle qui compare chaque image de la vidéo à l’image suivante et ne stocke que les changements dans la scène. Il stocke une seule image dans un délai afin d’éliminer continuellement l’arrière-plan d’une scène et d’avoir plus de place pour stocker les changements dans la scène. Le MPEG2 utilise également la transformée en cosinus discrète, qui prend des images et trouve leur fréquence, puis comprime toutes les fréquences répétitives.
La compression vidéo permet d’avoir plus de place pour stocker des options de visionnement supplémentaires, une grande partie de ce qui fait du DVD une avancée technologique incroyable. Permettant l’expérience complète du cinéma, le DVD-vidéo est livré en son surround Dolby Digital (AC-3) . D’autres options permettent de choisir entre un affichage large (16:9) ou plein écran (4:3), des pistes sonores dans différentes langues et un affichage avec sous-titres. Le DVD vidéo peut également laisser le spectateur décider de la classification, R ou PG, grâce à des coupures de scènes préprogrammées sur le disque lui-même. Les téléspectateurs peuvent également choisir de regarder une version non coupée du film ou de voir des prises de vue de l’original. Toutes ces sélections peuvent être choisies au début du film. Le DVD passe ensuite d’une scène à l’autre sans interruption, selon la disposition choisie par le spectateur. Le réalisateur et le producteur décident de la quantité et du type d’options disponibles, de sorte que chaque DVD individuel peut avoir certaines, toutes ou aucune de ces options.
Une autre grande amélioration du stockage vidéo sur DVD est sa résolution de 525 lignes, qui est bien supérieure à la résolution offerte par les supports de disque laser et presque deux fois la résolution de la bande vidéo VHS standard. Cette résolution dépend des capacités du moniteur de télévision utilisé, mais il n’est pas nécessaire que le moniteur ait une résolution élevée pour que le téléspectateur puisse profiter des avantages du DVD. Un autre avantage est qu’un disque DVD n’est pas touché physiquement lorsqu’il tourne dans le lecteur, il n’y a donc pas d’usure ou de perte de fidélité avec le temps. En revanche, les cassettes vidéo touchent bien un mécanisme de lecture et finissent par se détériorer, dégradant la qualité de l’image.
Cela dit, les DVD et les CD ne sont pas imperméables. Les données étant stockées en spirale, les utilisateurs doivent éviter d’essuyer le disque dans un mouvement circulaire ; lorsqu’ils nettoient un disque, essuyez de l’intérieur radialement vers le bord. Par rapport aux cassettes vidéo, la longévité et la facilité de stockage des DVD en font un support beaucoup plus raisonnable et convivial.
