ORIGINES Le véritable ancêtre du disque compact est le disque de ...

ORIGINES
Le véritable ancêtre du disque compact est le disque de vinyle. Mais auparavant, entre les deux
guerres, on avait déjà fait un certain progrès dans le domaine du son depuis la machine à parler de
Charles Cros et le téléphone d'Alexander Graham Bell. En effet, des compagnies telles que Western
Electric et General Electric, par leur contribution à l'invention de microphones et de haut-parleurs
électro-magnétiques, ainsi que Bell Téléphone, qui a produit la première stéréophonie, ont joué un
grand rôle dans l'apparition et le développement du disque en vinyle et de la bande magnétique.
À cette époque, le phonographe existait déjà depuis longtemps. Le principe utilisé était de graver un
sillon dans un disque qui tourne puis convertir les signaux en sons. On fabriquait alors les disques
avec un métal appelé shellac, dont la capacité était de 5 minutes à 78 tours par minute. Avec
l'apparition du disque de vinyle, ses performances se sont grandement améliorées. Aussi, puisque
c'était un liquide, l'impression devint plus facile.
Quelques années plus tard, en 1948, un groupe de chercheurs de CBS inventa le LP (long play) qui
pouvait maintenant contenir 20 minutes de musique à 33 révolutions par minute (rpm). Pour
permettre une telle capacité, les sillons étaient rapprochés à 127 microns (0,005 pouces), ceci étant
impossible à réaliser sur les disques en shellac.
Peu après RCA Victor introduisit un plus petit disque à 45 rpm. Il fonctionnait comme le LP, mais il
ne contenait que quelques minutes de musique. C'est pourquoi il devint le support favori pour les
enregistrements d'une seule chanson.
Bientôt vint au monde la cassette avec bande magnétique, qui fonctionnait grâce à
l'électromagnétisme. Pour enregistrer, on envoyait un courant électrique, ce qui produisait un champ
magnétique sur la bande. Pour lire la cassette, il suffisait de faire l'inverse. La cassette offrait une
meilleure qualité de son et était effaçable et réenregistrable.
En 1970 apparut la digitalisation, et la DAT, ou Digital Audio Tape, vit le jour. C'était une cassette
sur laquelle on enregistrait des données binaires, caractérisées par un creux ou un plein. Elle offrait
une meilleure qualité de son, mais le prix des machines étaient hors de portée du grand
public.
LE COMPACT DISC
Le disque compact a été mis au point en 1979 par Philips aux Pays-Bas et Sony au Japon. Sur ce
type de disque, on utilise un procédé de gravure numérique (le signal est codé sous forme binaire) et
non analogique comme sur un microsillon. Le traditionnel sillon a donc disparu : il est remplacé par
une multitude de micro-cuvettes appelées "pits". On en compte environ 4 millions par seconde. Le
disque compact mesure 12 cm de diamètre et peut conserver jusqu'à une heure de musique sur une
seule face. Il existe aussi un format de 8 cm qui ne contient que quelques titres et remplace le 45
tours (single), on peut les écouter dans les appareils non prévus à cet effet au moyen d'un adaptateur
qui fait passer leur diamètre à 12 cm.Quant à la lecture, elle s'effectue à l'aide d'un faisceau laser.
L'invention du disque compact découle directement des travaux sur le vidéodisque. Il fut
commercialisé en Europe en 1983 mais n'a véritablement percé qu'en 1986.
Les disques numériques
Les années 70 voient différentes tentatives essayant de promouvoir la quadriphonie. Mais les offres
sont incompatibles entres elles et avec les standards du marché. Il faut le renfort des technologies
numériques pour détrôner la "galette de vinyle". Le Disque Compact Audionumérique apparaît en
1983 sur le marché. L'enregistrement numérique a déjà fait ses premières armes avec la bande
magnétique. Depuis 78 en Hollande, Philips développe le système Laservision destiné à lire un
signal vidéo numérique enregistré sur un disque, grâce à la réflexion d'un rayon laser. A partir du
Laservision, et aidé par le Japonais Sony, Philips met au point le CD-Audio de 12 cm (1 h 14 mn de
musique maximum) qui est adopté comme standard international. En 1980 : établissement du
standard du CD. Le terme PCM (Pulse Coded Modulation) ou modulation par impulsions codées
désigne le fait que le signal analogique est transformé en impulsions. A cette époque on estime que

44100 mesures ( ou échantillons) par seconde pour couvrir la gamme de fréquences audibles jusqu'à
20 kHz sont suffisantes. Autre avantage du codage numérique il est possible d'insérer dans les
données audio des informations permettant de détecter et corriger les erreurs des systèmes
d'enregistrement et de lecture mais aussi d'y insérer des commandes. Dans le même temps le
Compact Disc normalisait la résolution à 16 bits correspondant à 65000 pas différents dans l'analyse
du volume instantané des signaux. Cette résolution permet une dynamique théorique de 96 dB.
Le son numérique
Dans les systèmes analogiques, le support d'enregistrement mémorise directement la représentation
de l'onde sonore. Dans l'enregistrement numérique, seule une description de l'onde sonore est
mémorisée, sous forme de nombres binaires. Les méthodes employées pour coder numériquement
une onde sonore et la reproduire fidèlement lors de la lecture furent mises au point au cours des
années 1950 et 1960. L'enregistrement numérique connut ses premières applications industrielles
vers 1970 avec l'introduction de circuits intégrés dans les ordinateurs, ce qui permit de réduire leur
taille.
Le Japon précurseur du numérique
Ce n'est que dans les années 1970 que les sociétés Sony et JVC (Japan Victor Corporation) rendirent
possible l'enregistrement numérique, grâce à la fabrication de convertisseurs permettant de stocker
simultanément des signaux numériques et acoustiques sur un disque vidéo. Les magnétophones
numériques multipistes utilisés en studio, qui peuvent compter de 8 à 32 canaux, emploient un
système à bobines. En revanche, les magnétophones numériques à 2 canaux utilisent la même
technique d'enregistrement, à balayage hélicoïdal, que pour l'enregistrement des signaux télévisés.
Dès 1976, les grandes compagnies de disques fabriquaient des produits longue durée à partir de
bandes mères numériques. Le convertisseur PCM-F1 de Sony (1981), autorisant l'enregistrement
numérique sur un magnétoscope à cassettes, le rendit accessible aux studios d'enregistrement les
plus modestes. Les magnétophones numériques utilisant le DAT destiné au grand public apparurent
en 1987.
L'invention du disque compact
De même que l'enregistrement numérique audio se fait sur bande vidéo, la technologie du disque
compact numérique se fonde sur le système utilisé pour le vidéodisque optique. Au milieu des
années 1970, la société néerlandaise Philips mit au point le système Laser Vision utilisant un laser
de faible puissance pour lire les signaux vidéo, codés sous forme de microcuvettes gravées sur un
disque réfléchissant. Cette technique fut reprise dans le domaine du son numérique pour
l'enregistrement sur disque compact.
Le système du disque compact fut mis au point par Philips en Europe et par Sony au Japon. Après
avoir été déclarés modèles standards par une commission industrielle, les premiers disques
compacts firent leur apparition sur le marché en 1983. D'un diamètre de 12 cm, ils peuvent contenir
jusqu'à 72 minutes d'enregistrement en stéréophonie ou 36 minutes en son
quadriphonique.
Le succès du disque compact a favorisé la création de nombreuses versions fondées sur ce même
principe, notamment le minidisque (7,6 cm de diamètre), limité à 20 minutes d'écoute ; le disque
compact vidéo, ou CD-V, contenant 20 minutes de musique et 6 minutes de vidéo pour le disque de
12 cm et 60 minutes de vidéo pour le disque de 30 cm ; Le CD-Rom, renfermant 650 Mo (Megaoctets)
de programmes ou de données informatiques codées, et le CD interactif ou CD-I, contenant
un mélange de programmation et de signaux audio et vidéo.
Echantillonnage et conversion numérique-analogique
Alors qu'il existe plusieurs méthodes permettant de représenter un signal sous forme numérique, le
seul système utilisé dans le domaine de l'enregistrement analogique haute-fidélité est la modulation
linéaire par impulsions codées, ou PCM (pulse code modulation). Il s'agit d'un procédé en deux

étapes qui emploie à la fois l'échantillonnage sonore et la conversion numérique. À intervalles
réguliers (44 000 fois par seconde), un circuit d'échantillonnage et de maintien immobilise
momentanément l'onde sonore et maintient sa tension, tandis qu'un circuit de conversion
numérique-analogique sélectionne le code binaire correspondant le mieux à la tension
échantillonnée. Dans un système de modulation par impulsions codées à 16 bits, le convertisseur
analogique-numérique peut choisir parmi 216 (soit 65 536) valeurs de signal différentes, chacune
représentée par une séquence unique comportant 16 éléments (des 0 ou des 1). Avec 88 000
conversions par seconde (44 000 pour chaque canal), il est créé un total de 1,4 millions de bits par
seconde de musique, soit 5 milliards de bits par heure.
La correction des erreurs
Dans un magnétophone numérique ou un lecteur de disques compacts, une grande partie des circuits
est consacrée à la détection et à la correction des erreurs de lecture des bits, causées par des défauts
microscopiques de la bande ou par la planéité du disque, les éraflures ou la poussière. La correction
des erreurs se fonde sur le contrôle de la parité. Au moment de l'enregistrement, on ajoute un bit
supplémentaire à la fin de chaque code numérique, indiquant si ce dernier contient un nombre de 1
pair ou impair. À l'écoute, on se livre à la même opération afin de vérifier si les bits ont changé. En
s'appuyant sur les contrôles de parité, qui s'appliquent aux diverses combinaisons de bits composant
chaque code, il est possible d'identifier les erreurs, de les corriger et de reconstituer avec exactitude
le code initial. Ce calcul ne pose aucun problème au microprocesseur contenu dans les
magnétophones numériques ou les lecteurs de disques compacts.
La procédure de correction
Les échantillons de données sont entrelacés sur la bande ou sur le disque en séquences discontinues,
de sorte que, contigus à l'origine, ils ne le soient plus sur le disque. On restaure l'ordre correct à la
lecture en stockant temporairement les données numériques dans une mémoire vive et en les relisant
dans un ordre différent. Durant ce processus de désenchaînement, tout groupe important de données
erronées causées par une éraflure ou par un défaut de pressage est divisé en groupes plus petits,
intercalés entre des échantillons de données correctes, ce qui facilite l'identification et la correction
par le système de contrôle de parité.
Le disque compact
Le code numérique est gravé sur le disque sous forme de microcuvettes le long d'une piste en
spirale. Ces microcuvettes ont une largeur de 0,6 Ym et sont espacées de 1,6 Ym de sorte que la
lumière se diffracte en formant un spectre coloré.
La fabrication
La production en série de disques compacts se fait par l'intermédiaire d'un disque mère. Ce dernier
peut être recouvert de cuivre et les microcuvettes sont alors gravées à l'aide d'un stylet piézoélectrique.
Si le disque de départ est recouvert d'une couche photosensible, le code numérique
déclenche le fonctionnement du laser de gravure. Le développement des zones exposées au laser, au
moyen d'un bain chimique, permet d'obtenir les microcuvettes désirées. Après dépôt d'une pellicule
d'argent puis de nickel et plusieurs opérations de moulage, on obtient une matrice métallique
utilisée pour le pressage du disque en plastique. La surface de ce dernier est ensuite recouverte
d'une couche d'aluminium réfléchissant, elle-même protégée par une pellicule de plastique
transparent portant l'étiquette imprimée.
La restitution du signal
A la lecture, les microcuvettes recouvertes d'aluminium réfléchissent un rayon laser qui traverse la
face transparente du disque ; un lecteur optique identifie le faisceau réfléchi. Le disque tourne au
départ à la vitesse de 500 tr/min pour atteindre progressivement 200 tours à mesure que le rayon se
rapproche du bord, de manière que les microcuvettes soient soumises au rayon laser à une vitesse

linéaire constante de 1,25 m/s. Les particules de poussière ou les petites éraflures situées sur le
plastique n'ont qu'un effet limité, car un dispositif de correction d'erreurs opère. Après les opérations
de désenchaînement et de correction des erreurs, le code numérique est introduit dans des
convertisseurs numériques-analogiques et dans des filtres de sortie qui recréent pour chaque canal
l'onde acoustique originale.