Rapport sur le DVD

Ce rapport sur le D.V.D. a été réalisé dans le cadre de mes études au CNAM (Conservatoire National des Arts et Métiers) en octobre 1998. Il développe les parties suivantes :

  1. Présentation
  2. Historique
  3. Caractéristiques générales
  4. Les différents types de Disques
  5. Les formats de fichiers
  6. Potentialités du DVD
  7. Glossaire
  8. Bibliographie
  9. Annexes

Vous pouvez aussi consulter mes autres rubriques :

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    Dernière mise à jour le 17 avril 2005
    Par Stéphane LE DANVIC







    1. Présentation

    Sommaire



    Le DVD (Digital Versatile Disc) est un disque optique de petite taille (12 centimètres de diamètre, égal à celui du Compact Disc), dans sa version la plus évoluée, il peut contenir deux couches de données sur chacune des deux faces. Suivant le nombre de couches et de faces il est possible de mettre l'équivalent de 7 à 27 CD (Compact Disc) sur un même DVD (soit de 4,7 Go à 17 Go).
    Il permet donc de contenir de grandes quantités de données dont toutes les nouvelles applications sont friandes.

    1.1. Objectif
    Le DVD permet d'offrir un standard mondial pour remplacer à la fois le CD-ROM par sa capacité supplémentaire de stockage de données informatiques, le CD Audio pour le son, ainsi que le Disque Laser pour la Vidéo.
    Le lecteur DVD-ROM peut aussi lire les CD-ROM ; cette possibilité permet une transition en douceur.
    Quant au CD Audio la transition ne sera pas aussi facile ; l'industrie discographique en a fait un format optimal de fabrication, au moindre coût, sur un matériel de réédition totalement amorti.
    Pour la vidéo les objectifs fixés par les ''majors'' du cinéma sont les suivants :
    Le Disque Laser, concurrent direct du DVD Vidéo, également non enregistrable, ne devrait pas survivre à l'arrivée du nouveau standard : trop grand (30 cm de diamètre), de trop faible capacité (30 à 60 minutes de vidéo), avec une qualité sonore et visuelle inférieure.
    En revanche, les cassettes VHS permettent l'enregistrement, mais avec une qualité d'image et de son médiocre par rapport à celle du DVD Vidéo. La transition sera peut-être difficile…
    Dans ce rapport, il sera traité des différents disques DVD existants et des formats les plus utilisés avec, excluant la question du matériel.






    2. Historique

    Sommaire



    Afin de conserver et traiter de grandes quantités de données, les ordinateurs sont dotés de supports de stockage.

    A l'origine, les données étaient contenues sur des cartes perforées où les trous répartis sur la fiche cartonnée permettaient à la machine de lire l'information codée. Puis vinrent les bandes magnétiques (1950) fonctionnant sur le principe de la cassette audio.

    En 1970 apparaissaient les disques magnétiques pour les grands systèmes. Comme leur nom l'indique l'information y est stockée par magnétisme, ce qui les rend réenregistrables.

    Les disques durs, implantés directement dans l'ordinateur individuel, naissent au début des années 80. Aujourd'hui, ils dépassent les 18 Gigaoctets. La disquette est quant à elle plus ancienne (1970). Après des années de concurrence avec la disquette 5,25 pouces son format a évolué vers le standard de 3,5 pouces tel qu'on le connaît aujourd'hui ; sa capacité est de 1,5 Mega-octet, soit 8 fois plus que les toutes premières disquettes de 8 pouces.

    La dernière innovation majeure est le CD-ROM popularisé dans les années 90. Dans sa version la plus répandue, il n'est pas réenregistrable et sa capacité est de 650 Mega-octets. Cela dit avec l'émergence du DVD, il ne sera lui aussi qu'une étape dans l'évolution du stockage de masse.

    Le Disc de DVD (Digital Versatile Disc) est un système lancé au début de ce siècle par Columbia qui domine alors l'industrie musicale, avec notamment l'ergonomie du 33 tours dès les années 1955. Cette domination sera égratignée par l'arrivée de la cassette inventée par Philips en 1963.

    Le grand choc se produit en 1982 et vient hors de la sphère nord-américaine : le Japonais Sony s'allie au Hollandais Philips et lance le Compact Disc. Cinq ans plus tard, les ventes de CD sur le marché nord-américain égalent celles des disques Vinyles, avec en outre une marge plus confortable.
    Dès 1985 le CD fait irruption dans le monde de l'informatique comme média de stockage sous la version CD-ROM.

    L'audiovisuel tarde à passer au numérique et opte pour un format analogique, simple et bon marché : le VHS.
    Le Disque Laser ne parviendra pas à le détrôner. Néanmoins, en 1994 le marché de la hi-fi et des vidéocassettes est saturé poussant les grandes compagnies à réagir. Le succès du CD et la solution transitoire du VHS conduisent l'industrie audiovisuelle à travailler sur un nouveau format commun qui combinerait tous les avantages.
    Les promoteurs sont dix fabricants et ''majors'' du cinéma et de la télévision qui constituent le DVD consortium : Hitachi, JVC, Matsuchita, Mitsubishi, Philips, Pionneer, Sony, Thomson Multimédia, Time Warner, et Toshiba.

    Deux petites années suffisent à aboutir à un accord sur des spécifications communes.

    En décembre 1995 le Digital Versatile Disc est né.






    3. Caractéristiques générales

    Sommaire



    3.1. Densité de l'information
    Les pistes contenant l'information inscrite sous forme de micro-cuvettes et de méplats sont plus serrées que sur le CD (0,74 microns contre 1,6 microns), chaque élément d'information étant lui-même de plus petite taille (0,4 microns au minimum).



    3.2. Lecture d'information
    La lecture optique du DVD est binaire (0 ou 1). Tout changement d'état (méplat à micro-cuvette ou inversement) est traduit par un ''un'', et toutes les longueurs des méplats et micro-cuvettes par un ''zéro''.



    Schéma N°1 : Principe de lecture


    3.3. Propriétés des couches
    Chacune des deux couches d'information a des propriétés optiques différentes. La plus proche de la tête laser est semi-réfléchissante et semi-transparente ; l'autre plus éloignée est totalement réfléchissante.
    Pour un DVD simple couche, il est apposé deux couches de substrat, la deuxième restant vierge. Cette technique permet d'éviter les déformations lors du refroidissement entre deux matériaux différents.
    Pour un DVD double faces, c'est le même principe avec les deux faces collées dos à dos.

    3.4. Lecture optique
    L'emploi de double couches sur une même face n'oblige pas à utiliser deux rayons laser mais un seul avec deux longueurs d'onde différentes : 635 et 650 nanomètres (diode laser rouge).
    De plus, l'ouverture numérique a été augmentée de 0,45 (pour le CD) à 0,6 permettant une concentration plus fine du rayon, d'où la miniaturisation des pistes.



    Schéma N°2 : Lecture d'un DVD deux couches


    3.5. Capacité
    Contrairement au CD qui a une capacité fixe de 0,65 Go, celle du DVD ''classique'' (12 cm de diamètre) varie suivant le nombre de couches d'information :

    Ce même principe s'applique au DVD de 8 cm de diamètre, soit respectivement : 1,4 Go, 2,6 Go, 2,8 Go, et 5,2 Go selon le nombre de couches.
    Ce dernier pourrait supplanter le CD Audio en version 1,4 Go.

    3.6. Vitesse de rotation
    Pour que le débit constant maximum soit de l'ordre de 10 MB/s, la vitesse de rotation doit être élevée ; celle-ci varie selon le positionnement du laser, c'est-à-dire entre 630 (au bord extérieur du disque) et 1530 tours par minute (près de l'axe du disque).
    Pour un CD standard cette vitesse varie de 200 à 500 tours/minute.

    3.7. Sens de lecture

    Suivant le type de DVD et le nombre de couches le rayon laser n'effectue pas le même parcours.
    Comme le CD, le DVD est constituée d'une zone d'entrée du laser (près de l'axe du disque), d'une zone dite de données et d'une zone de sortie (vers le bord extérieur du disque). Le cas du DVD multicouche permet d'envisager plusieurs parcours possibles :
    • DVD simple couche : identique au CD,
    • sur un DVD-ROM double couches : Les deux couches sont lues dans le même sens avec pour chacune une zone d'entrée et une zone de sortie.
    • sur un disque vidéo double couches : lorsque le laser arrive en fin de la première couche, celui-ci continue sa lecture dans le sens inverse sur la deuxième couche.
    Leur représentation est visible dans l'annexe A.


    3.8. Organisation des données
    Le DVD est fractionné en secteurs de 2064 octets. Chaque secteur contient 2048 octets de données utilisateur répartis en 12 rangées et 16 octets d'identification et de correction d'erreur :



    Schéma N°3 : Format de secteur de DVD


    Grâce à cette répartition en secteur et à la correction d'erreur évoluée contenue sur chacun, la plupart des éraflures sont facilement corrigées.


    Un récapitulatif des caractéristiques du DVD et du CD se trouve dans l'annexe B.






    4. Les différents types de Disques

    Sommaire



    Il existe plusieurs variantes de DVD selon l'utilisation. Il est important de saisir ce qui différencie le DVD Vidéo et le DVD-ROM :
    • un DVD Vidéo contient des programmes vidéo et est lu sur un lecteur de DVD relié à un téléviseur,
    • un DVD-ROM contient des données informatiques et est lu sur un lecteur de DVD-ROM connecté à un ordinateur.
    Ils sont souvent plus simplement appelés DVD ; ils en existent d'autres types comme le DVD-RAM et Audio.

    Le DVD est appelé parfois Digital Vidéo Disc : le terme de vidéo est un peu trompeur puisque qu'en effet il est destiner à remplacer la plupart des formats de stockage actuels et pas seulement ceux liés à l'audiovisuel.

    A chaque type correspond un livre (Book) de spécifications :

    BooksDisquesContenu
    Book ADVD-RomDonnées en lecture
    Book BDVD-VidéoVidéo Mpeg-2 en lecture
    Book CDVD-AudioAudio en lecture
    Book DDVD-RDonnées en gravure simple
    Book EDVD-RamDonnées en gravure multiple

    Sources : Zénatti et SVM.


    Les DVD-ROM, Vidéo, et Audio sont des DVD pressés en usine et ne sont ni effaçables ni enregistrables, contrairement aux DVD-R et RAM qui reposent sur une technologie de gravure à l'unité.

    Une extension au Book E existe : le DVD-RW et le DVD-R/W. Ils reposent sur une technique de gravure multiple.

    Ces spécifications ne sont pas rendues publiques, elles sont disponibles chez Toshiba, après la signature d'un accord de non-divulgation et un droit de 5000$.


    4.1. Le DVD-ROM

    Ce support est destiné à contenir des données informatiques et se lit dans un lecteur DVD-ROM connecté à un ordinateur.

    Il propose une capacité de stockage allant de 4,7 à 17 Go selon le nombre de faces et de couches (traité dans la partie 3.5 sur la capacité du DVD).
    Certaines applications, telles que de grosses bases de données ou multimédias, sont gourmandes en place et requièrent plusieurs CD-ROM ; cette situation va donc pouvoir être corrigée en effectuant le portage sur DVD-ROM.
    De plus, le DVD-ROM peut aussi bien lire des documents numérisés que du texte en ligne de code ou de la vidéo compressée dès lors que le matériel ou les logiciels correspondent à cette utilisation.

    Concernant le lecteur de DVD, celui-ci peut autant lire un DVD-ROM que la plupart des autres types de DVD et surtout la plupart des CD.

    Une telle flexibilité d'utilisation permet ainsi un passage en douceur vers la technologie DVD.


    4.2. Le DVD Audio

    Au mois de janvier 1998, le Consortium DVD a décidé de recueillir davantage d'informations provenant de l'industrie du disque avant de définir les spécifications finales du DVD Audio.
    Les appareils pour le DVD Audio devraient apparaître au plus tôt en 1999.
    La version datant de janvier 1998 du comité d'organisation de DVD précise que le standard LPCM (Linear Pulse Code Modulation) sera obligatoire. LPCM est un format sonore numérique non compressé, donc sans perte, et qui permet d'avoir jusqu'à 8 canaux.
    C'est le format des CD et de la plupart des disques originaux (masters) de studios.

    Sony et Philips proposent un format concurrent : ''Super Audio CD'' basé sur le Direct Stream Digital (DSD). Le principe du DSD consiste à utiliser les deux couches du DVD, une pour les lecteurs de CD actuels, et l'autre pour les lecteurs de DVD Audio.

    Si le standard retenu présente des caractéristiques différentes de l'actuel DVD Audio, les lecteurs actuellement disponibles ne pourront probablement pas lire ces futurs DVD.

    Enfin, des rumeurs circulent aussi au sujet du Consortium DVD qui préférerait voir adoptée la taille de 8 cm, tandis que l'industrie du disque opterait pour une taille de 12 cm (les spécifications physiques du DVD permettant les deux tailles).

    Pour le moment, le DVD Audio n'est donc pas encore finalisé.


    4.3. Le DVD Vidéo

    Le DVD Vidéo, souvent plus simplement appelé DVD, contient des programmes vidéo destinés aux lecteurs de DVD de salon. Il peut aussi être lu sur un PC équipé d'un lecteur DVD-ROM et d'une carte de décodage audio et vidéo adaptée.

    Les avantages du DVD Vidéo sont nombreux (voir la première partie – Présentation) : on rappellera qu'il propose une durée de vidéo et une qualité supérieure au vidéodisque avec une capacité d'adaptation aux différents formats de télévision (PAL, NTSC, 16:9 ou 4:3). En plus d'autres avantages s'ajoutent :

    • jusqu'à 32 pistes de sous-titres,
    • montage automatique et sans interruption,
    • jusqu'à 9 angles de vue (le point de vue pouvant être changé en cours de lecture),
    • utilisation de menus et d'options interactifs,
    • avance et retour en arrière ''instantanés'' avec la durée écoulée,
    • arrêt sur image parfait,
    • recherche par titre, chapitre et piste.


    Cependant plusieurs limites risquent de freiner la commercialisation du DVD Vidéo :
    • il est actuellement impossible d'enregistrer des programmes (codeur MPEG2 trop cher),
    • à la demande des ''majors'' du cinéma, la copie de disque est impossible (partie 4.5.2 – Protections/Piratage),
    • certains titres ne pourront être lus ailleurs que dans une zone prédéterminée du monde étant donné que les lecteurs et les DVD sont affectés d'un code de zone (partie 4.5.2 – Protections/Code régional),
    • la lecture arrière est impossible en vitesse normale,
    • dans le cas d'un DVD double face, nécessité de le retourner manuellement, pour les lecteurs à un seul laser,
    • enfin, le catalogue mettra un certain temps à égaler celui des vidéocassettes ou même des disques laser.


    Principes :

    Comme son nom l'indique, il s'agit d'un disque ne comportant que des fichiers vidéo enregistrés au format de compression MPEG2.
    Ce format de compression permet d'obtenir une qualité proche des normes de diffusion télévisuelle tout en compressant considérablement l'image.

    Corrigeant l'expérience négative du CD-ROM, les spécifications prennent en compte l'audio, la vidéo ainsi que l'interactivité.
    De plus, le DVD accepte les deux formats vidéo les plus répandus, à savoir le NTSC (525 lignes/ 60 trames par seconde) et le PAL (625 lignes/ 50 trames par secondes).

    Ratio d'aspect :

    Il existe plusieurs formats d'image définis par le ratio qui correspond au rapport entre la largeur et la longueur de l'image. Il est possible de stocker sur un DVD de la vidéo au format 4:3 (le ratio standard des téléviseurs) ou 16:9 (format cinémascope ou ''widescreen'').

    Le format 16:9 est dit ''anamorphique'', c'est-à-dire que l'image est compressée horizontalement pour pouvoir tenir dans un rectangle de ratio 4:3 lors du stockage dans le DVD et est ''anamorphosée'' à la lecture.

    Les lecteurs de DVD peuvent diffuser de la vidéo de quatre façons différentes :

    • plein écran (de la vidéo 4:3 pour un téléviseur 4:3),
    • ''letterbox'' (de la vidéo 16:9 pour un téléviseur 4:3),
    • ''pan & scan'' (de la vidéo 16:9 pour un téléviseur 4:3),
    • cinémascope (de la vidéo 16:9 pour un téléviseur 16:9).


    ''Letterbox'' signifie que la vidéo est dans un format identique au format cinémascope : l'image est alors réduite pour tenir en largeur et des bandes noires doivent être ajoutées en haut et en bas de l'image.

    ''Pan & scan'' (recadrage) est un procédé permettant de voir une image large à travers une fenêtre 4:3, éliminant les parties à droite et à gauche.
    Cela suppose que les réalisateurs qui tournent pour le cinéma ne placent rien d'important ni à droite ni à gauche de leur cadre sous peine de ''massacrer'' le film lors de la diffusion télé.

    Toutefois, de nombreux films sont tournés en ''soft-matte'', procédé masquant le haut et le bas lors de la projection en salle. Lors du transfert vidéo, l'image supplémentaire peut être inclue durant le processus de recadrage.

    Son & sous-titrages :

    Ce qui surprend le plus c'est sans doute les possibilités sonores du DVD. En effet, huit flux audio indépendants sont prévus, permettant l'installation de programmes multilingues avec passage instantané d'une langue à l'autre. Chaque canal audio peut être codé sous un des formats suivants :

    • PCM (Pulse Code Modulation),
    • Dolby Digital,
    • MPEG2 Audio.


    Deux autres formats optionnels sont possibles : DTS (Digital Theater System) et SDDS (Sony Dynamic Digital Sound). Tous deux nécessitent des décodeurs externes et ne sont pas compatibles avec tous les lecteurs.
    Ces formats seront étudiés dans la partie 5.3 – Compression Audio.

    En plus des huit canaux, les spécifications autorisent jusqu'à 32 langues de sous-titrage permettant de visionner un film en langue étrangère avec une traduction dans sa langue.
    Les 32 sous-titres possibles sont accessibles par simple sélection avec la télécommande.


    4.4. Le DVD-R, RAM, RW et R/W

    Il existe quatre versions enregistrables du DVD-ROM : DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW et DVD-R/W.
    Le DVD-R ne peut enregistrer qu'une fois, tandis que le DVD-RAM, le DVD-RW et le DVD-R/W peuvent réinscrire des centaines de milliers de fois.

    La caractéristique principale qui permet de différencier les trois disques réinscriptibles est leur capacité :

    • le DVD-RAM à une contenance de 5,2 Go,
    • le DVD-RW à une contenance de 3 Go,
    • le DVD-R/W à une contenance de 7,9 Go.


    Les spécifications du DVD-RW seront finalisées vers la fin de 1998, les trois autres standards l'ont été dès août 1997. Alors que les enregistreurs DVD-RAM personnels arrivent sur le marché, ils ne sont pas utilisables actuellement pour l'enregistrement de programmes vidéo. En effet les codeurs MPEG2 sont encore beaucoup trop cher pour être commercialisés au grand public.


    4.4.1. DVD-R

    Le DVD-R utilise la même technologie que le CD-R et est compatible avec les lecteurs de DVD-ROM et DVD Vidéo.

    Sa capacité initiale est de 4 Go, elle est déjà passée à 7,9 Go, ce qui est essentiel pour graver des DVD-ROM et des DVD Vidéo sur un ordinateur de bureau.

    Il est actuellement proposé un seul graveur sur le marché, ce qui montre bien le peu d'intérêt porté à ce type de DVD (parent pauvre des disques à gravures multiples).


    4.4.2. DVD-RAM

    C'est un disque réenregistrable dont la vocation première est d'être un support de stockage capable de rivaliser avec les disques durs des ordinateurs.
    Le DVD-RAM à une capacité de 5,2 Go sur deux faces.

    Principe :

    Une source laser d'une longueur d'onde de 635 nm ou 650 nm chauffe la surface du disque optique. Le support passe alors, suivant la température atteinte, à un état cristallin ou amorphe.
    Les déformations de la surface constituent des micro-cuvettes et des méplats. L'intérêt de ce processus réside dans la réversibilité : il est possible de réenregistrer le disque sans avoir à l'effacer préalablement.
    L'inconvénient mineur est qu'il ne peut être lu sur les premiers lecteurs de DVD en raison d'une différence dans la taille des secteurs et d'une différence dans la réflexion du rayon laser.

    Les DVD-RAM simple face sont disponibles avec ou sans protection. Il existe deux catégories de protection : le type 1 est scellé dans un boîtier, le type 2 permet de retirer le disque.
    Les DVD-RAM double face sont uniquement disponibles avec des protections (boîtiers) de dimensions 124.6mm x 135.5mm x 8.0mm.

    Tout comme le DVD Audio, chacun y va de sa solution et déjà certains constructeurs annoncent qu'ils pourraient sortir un DVD-RAM permettant de stocker 12 Go par face…


    4.4.3. DVD-RW et DVD-R/W

    Les DVD-RW et R/W, enregistrables plusieurs fois, se différencient par leur capacité de stockage (respectivement 3 et 7,9 Go). La technologie de DVD-RW est développée par la société Pioneer et est basée sur le DVD-R.
    A l'heure actuelle, peu d'informations sont connues sur leurs caractéristiques, excepté le fait qu'ils soient une extension du DVD-RAM.

    Toutes ces versions de DVD enregistrables ne peuvent pas pour le moment enregistrer ou copier de vidéo car il faut du matériel et des logiciels supplémentaires pour l'encodage vidéo, audio, et des sous-titres. Pour ce faire, il faudrait aussi un disque dur de 5 à 9 GB pour traiter les données en temps réel.

    Toutefois, les grands fabricants se livrent à une course effrénée pour proposer le DVD à gravure multiple qui sera au cœur de la technologie des caméras vidéo et offrira une alternative aux magnétoscopes.


    4.5. Utilisations

    Le DVD est un disque optique avec de multiples emplois possibles :



    Ces fonctions sont déjà réalisables (sauf l'écoute de DVD Audio), offrant une souplesse d'utilisation grâce à des performances et une interactivité toujours meilleures.


    4.5.1. Compatibilité

    Les spécifications du DVD imposent que les lecteurs soient capables de lire tant les CD Audio que les CD-ROM. Le tableau ci-dessous montre en plus leur compatibilité avec la plupart des autres CD.

    Compatibilité entre les différents types de lecteurs DVD et les différents types de disques DVD et CD :

    Lecteurs /
    Disques    		DVD-
    ROM 2X    		DVD-
    ROM 5X    		DVD
    Vidéo    		DVD-
    R    		DVD-
    RAM    		DVD-
    RW    		DVD-
    R/W    		DVD
    Audio
    DVD-ROMLL LLLLL
    DVD-VidéoLLLLLL  
    DVD-RLLrarementL/EL LL
    DVD-RAM    L/E  n.c.
    DVD-RW L   L/E n.c.
    DVD-R/W L    L/En.c.
    CD-ROMLL LL Ln.c.
    CD VidéoLL LLLLn.c.
    CD-RLL LLLLn.c.
    CD-RW L LLLLn.c.
    CD AudioLLLLLLLL
    CD ILL LL Ln.c.
    CD I/FLL LL Ln.c.
    CD-ExtraLL LLLLn.c.

    Source : SVM

    Légende :
    Lecture : L - Lecture/Ecriture : L/E - Non communiqué : n.c.


    En outre, les lecteurs de DVD standards ne peuvent lire les disques laser, tout comme on ne peut lire de DVD sur un lecteur de disques laser standard.
    Le disque laser utilise de la vidéo analogique, le DVD de la vidéo numérique : ce sont des formats très différents.
    Toutefois, certains constructeurs ont annoncé des lecteurs ''combinés'' qui pourront lire à la fois des disques laser et des DVD (ainsi que les CD).

    Le tableau montre aussi qu'il est possible de visionner un DVD Vidéo sur un ordinateur, mais seulement si celui-ci dispose de l'équipement nécessaire : en plus d'un lecteur de DVD-ROM, il faut une carte supplémentaire pour décoder la vidéo et le son.


    4.5.2. Protections


    Piratage :

    Le piratage à grande échelle des cassettes VHS et des CD a poussé les grandes compagnies à développer des protections incluses dans le format DVD :


    Verrouillage parental :

    Un code parental permet de refuser la lecture de certains disques ou scènes à déconseiller aux enfants.
    Il suffit pour cela de mettre une première fois le DVD à verrouiller dans le lecteur et de choisir l'option concernant la restriction de programme.

    Les DVD ne permettent pas toujours cette possibilité qui dépend du bon vouloir de l'éditeur.

    Code régional :

    Une dernière protection existe pour éviter qu'un film ne paraisse dans un pays avant sa sortie en salle.

    Les éditeurs ont découpé le monde en six zones ayant chacune son code :

    • zone 1 : Amérique du Nord,
    • zone 2 : Europe, Afrique du Sud , Japon, et une partie du Moyen-Orient,
    • zone 3 : Taiwan, Asie du sud-est, Hong-Kong et Corée,
    • zone 4 : Amérique du Sud, Amérique Centrale, Australie et Nouvelle Zélande,
    • zone 5 : Afrique, Moyen-Orient, Inde et ex-URSS,
    • zone 6 : Chine.


    Il devient impossible de lire un DVD conçu pour une zone sur un lecteur prévu pour une autre. Cependant il est possible de coder un DVD pour plusieurs zones.

    Les codes régionaux s'appliquent aussi aux lecteurs de DVD-ROM, mais seulement en cas d'utilisation avec un DVD Vidéo, cela ne concerne donc pas les DVD-ROM contenant des logiciels.


    4.5.3. Système DivX


    C'est un moyen novateur de location de disques permettant de les acheter à bas prix et de les garder pour les visionner ultérieurement.
    DivX, contraction de Digital Vidéo Express, est un lecteur de DVD vidéo préconisé par quelques ''majors'' du cinéma américain utilisant une variante du DVD Vidéo (DVD cripté).
    A partir de l'insertion dans le lecteur, le disque est lu normalement durant 48 heures, au-delà le ''propriétaire'' doit payer un droit pour déverrouiller le disque pour 48 heures de plus grâce au lecteur relié par modem au central DivX.

    Ce système présente des avantages, il permet entre autre de :

    • retarder la vision d'un film,
    • revoir le film pour un coût réduit,
    • posséder un disque neuf qui ne souffre pas des locations précédentes.


    Cependant, il présente aussi des inconvénients non négligeables :

    • les lecteurs DivX sont plus chers que les lecteurs classiques,
    • impliques que tout fonctionne correctement (lecteur – ligne téléphonique – central DivX),
    • si la société Divx fait faillite, les disques Divx seront inutilisables,
    • un disque déverrouillé ne fonction que sur le lecteur qui l'a autorisé,
    • aucune compatibilité avec les autres lecteurs…







    5. Les formats de fichiers

    Sommaire



    Les possibilités de codage et de compression des applications multimédias sont nombreuses. Elles ont en commun de s'appuyer sur la numérisation des données(du son, de l'image, …).

    Les techniques numériques présentent plusieurs avantages majeurs :

    • une protection des signaux contre le bruit,
    • la possibilité d'associer plusieurs signaux dans le même flux,
    • une économie de la bande passante grâce à l'emploi de techniques de compression,
    • la faculté de superviser la transmission,
    • l'emploi de composants informatiques permettant une intégration à bon marché.


    Tant en termes de stockage qu'en termes de transmission, la compression revêt un aspect crucial.


    5.1. Compression de données vidéo


    Pour permettre l'enregistrement de films entiers avec une qualité optimale, la quantité de données du signal vidéo initial doit être réduite considérablement.
    Pour ce faire, on utilise le standard de compression vidéo MPEG (Moving Picture Experts Group) : il est au cœur des spécifications pour le DVD Vidéo.


    5.1.1. Différents MPEG


    MPEG est décliné en plusieurs versions selon leurs utilisations :




    5.1.2. MPEG2


    Ce standard a été mis au point pour répondre à des applications à haut débit, de qualité broadcast (télévision par satellite).

    MPEG2 accepte les modifications de débit afin de permettre de moduler la compression en fonction de la difficulté variable des différentes séquences : des images complexes (beaucoup de mouvements ou de détails) sont plus compressées que les images moins complexes.
    Ce procédé permet d'avoir une qualité maximale sans pour autant dépenser excessivement de bande passante (entre 4 MB/s et 9 MB/s).

    Pour parvenir aux exigences de la diffusion télé MPEG2 encode alternativement des images entières et des ''tranches'' (bouts d'images) correspondant aux seules variations discernables entre chaque vue.

    De plus, pour palier aux différentes vitesses d'affichage (cinéma : 24 images/sec, PAL : 25 images/sec, NTSC : 29,7 images/sec), MPEG utilise le processus dit de ''Téléciné inverse''.
    Ce processus permet de synchroniser l'image et le son sans encoder d'image supplémentaire mais signale l'image manquante par une balise : le décodeur l'interprète et affiche tout simplement l'image précédente.

    MPEG2 est donc un format idéal (minimum de données vidéo pour une qualité optimale) pour contenir un film vidéo sur une seule face d'un DVD.


    5.2. Format UDF


    UDF (Universal Disc Format) est un système d'organisation de fichiers de données qui est indépendant du système d'exploitation utilisé. Il permet en plus de gérer de grandes capacités de données.
    Il est mis au point par l'OSTA (Optical Storage Technology Association) et utilisé par la majorité des CD-ROM.

    Ce standard universel offre une compatibilité multi-plateforme : il peut être lu à partir d'un lecteur de salon, d'un PC, d'une station Unix ou d'un Macintosh. En outre, quels que soient les systèmes d'exploitation actuels et à venir, UDF restera valide.

    Déjà diffusé sur les CD-ROM, ce format est reconduit dans les spécifications du DVD en version UDF 2.0 (appelé aussi micro-UDF).


    5.3. Formats Audio


    Il existe beaucoup de formats de codage sonore, il ne sera traité que des formats les plus répandus : Dolby Digital, DTS (Digital Theater Sound), MPEG2 audio, PCM et LinearPCM (Pulse Code Modulation), et SDDS (Sony Dynamic Digital Sound).
    Tous ces formats de compression audio sont comprimés à partir du format PCM.


    5.3.1. Dolby Digital (AC-3)


    Dolby Digital est une norme de compression audio appelée aussi AC-3 qui permet de restituer un son stéréo avec un effet spatial de haute fidélité.
    C'est un format sonore numérique et multicanal, compressé, avec la technologie de codage AC-3.
    Il offre 5.1 canaux sonores initiaux (à gauche / centre / droit / arrière droit / arrière gauche) complètement séparés et un 6ème canal (le 1 dans 5.1) qui offre des effets de basses fréquences appelés DIGITAL.




    Malgré un fort taux de compression, le codage AC-3 parvient à restituer un son proche de l'original.

    Dolby Digital est le format utilisé pour la majorité des DVD Vidéo en Zone 1. Ce format est même obligatoire pour les films en NTSC.


    5.3.2. MPEG2 Audio


    Cette norme permet de compresser un son en stéréo sur 7.1 canaux, soit 8 voies différentes.
    MPEG2 Audio est un format sonore numérique et multicanal.
    Le format 7.1 ajoute les canaux centre-gauche et centre-droite en plus des 5.1 canaux de Dolby Digital. En raison des moyens nécessités (décodeurs peu répandus, et 8 enceintes) ce système ne peut être exploité pour le moment.


    5.3.3. DTS


    DTS (Digital Theater Sound) est un format sonore (optionnel) numérique et multicanal (5.1) proche de la norme Dolby Digital.
    Comparativement à AC-3 : il est moins comprimé ce qui diminue les pertes.

    Remarque : les lecteurs DVD de premières générations, apparus il y a un an, ne reconnaissent pas ce standard.


    5.3.4. LPCM


    LPCM (Linear Pulse Code Modulation) est une évolution du format PCM. Ces deux standards numérisent des donnés audio sans compression.

    LPCM permet de varier la résolution jusqu'à 24 bits et la fréquence d'échantillonnage jusqu'à 96 kHz contrairement au format classique PCM qui utilise une résolution fixe de 16 bits et une fréquence d'échantillonnage de 48 kHz également fixe.
    C'est un format sonore numérique non compressé donc sans perte qui peut offrir jusqu'à huit canaux, avec un début maximum de 6,144 MB/s.

    Pour la musique, les standards de la compression ne permettent pas d'égaler les normes PCM ou LPCM, c'est pour cette raison que LPCM sera sûrement la norme de codage du son pour les CD Audio.


    5.3.5. SDDS


    SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) est un format sonore (optionnel) numérique et multicanal. Il permet de varier le nombre de canaux allant de 5.1 à 7.1, mais comprime moins le son que AC-3 ou même MPEG2 (voir ligne débit maximum dans le tableau ci-dessous).

    SDDS est un format destiné à une diffusion en salle. Sony n'a pas encore annoncé son intention de mettre le SDDS sur le DVD.

    Conclusion

    Le comité d'organisation du DVD qui s'est réuni le 4 décembre 1997 à Tokyo, a finalement pris la décision de choisir le Dolby Digital comme format audio obligatoire dans les spécifications du DVD PAL (standard de télévision utilisé en Europe) alors qu'il n'était que facultatif auparavant.
    Ceci met fin aux conflits entre les différentes sociétés proposant des formats de compression sonore pour la Vidéo.

    Tableau d'information complémentaire sur les différents formats sonores :

     PCMLPCMSDDSDolby DigitalDTSMPEG2
    Débit max. (Mbits/s)6,1446,1441,30,4480,06 à 1,50,3 à 0,912
    Fréquence (kHz4848/9648484848
    Résolution (bits)1616/20/24n.c.162016
    Canaux1 à 81 à 85.1 à 7.11 à 5.15.13 à 7.1


    Sources : Zénatti et Jim TAYLOR







    6. Potentialités du DVD

    Sommaire



    1.1. Ses forces et ses faiblesses


    La vocation du DVD est de supplanter la plupart des formats de stockage actuels.
    Pour cela il possède un atout majeur : l'alliance entre de grands fabricants électroniques et les ''majors'' du cinéma et de la télévision.

    Le DVD est doté de caractéristiques innovantes  :

    • Grande capacité de stockage,
    • protection contre la copie,
    • possibilité de verrouillage parental,
    • possibilité de visionner des programmes sur les téléviseurs standards ou cinémascope,
    • plus de deux heures de vidéo de haute résolution,
    • jusqu'à 8 pistes audio numériques et 5 langues éventuellement différentes,
    • jusqu'à 32 pistes de sous-titres,
    • montage automatique et sans interruption,
    • jusqu'à 9 angles de vue (le point de vue pouvant être changé en cours de lecture),
    • utilisation de menus et d'options interactifs,
    • avance et retour arrière ''instantanés'' ainsi que la recherche par titre, chapitre, piste et durée écoulée,
    • arrêt sur image parfait,
    • ne s'abîme pas à la lecture,
    • indifférent aux champs magnétiques et résistant à la chaleur,
    • de taille identique au CD (facile à manipuler, stocker et expédier…),
    • grande compatibilité des lecteurs avec la plupart des CD et DVD.


    Cependant des points peuvent freiner la commercialisation du DVD  :

    • il est actuellement très difficile d'enregistrer des programmes vidéo en format MPEG 2,
    • à la demande des ''majors'' du cinéma, la copie de disque vidéo est impossible (avec extension possible aux autres types de DVD),
    • certains titres ne pourront être lus ailleurs que dans une zone prédéterminée du monde,
    • la lecture arrière de vidéo est impossible en vitesse normale,
    • dans le cas d'un DVD double face, nécessité de le retourner manuellement, pour les lecteurs à un seul laser,
    • la pauvreté en titre du catalogue de DVD,
    • longueurs dans la normalisation du DVD Audio,
    • les DVD-RW, DVD-R/W ne sont pas pour l'instant sur le marché (en 1998 - au 1er janvier 2002 il faut compter environ 27 € par DVD-R).



    1.2. Orientations futures


    La commercialisation du DVD Vidéo a timidement débuté au Japon en octobre 1996. Aux Etats-Unis, les grandes marques comme Toshiba, Panasonic et Pionneer ont placé plus de 300.000 lecteurs et 1,2 million de disques en 1997 et, déjà 500.000 lecteurs DVD Vidéo ont été vendus aux Etats-Unis en 1998, ce qui laisse augurer une adoption rapide.
    Le DVD arrive en Europe, sonnant le glas du vidéodisque. Il est prévu de vendre 40.000 lecteurs de salon en France en 1998.

    Le lecteur de DVD Vidéo ne peut pas encore se substituer au magnétoscope puisqu'il ne peut pour le moment pas enregistrer. De plus, il faudra un certain temps pour égaler le catalogue des vidéocassettes ou même celui du vidéodisque.
    Contrairement à la VHS, le DVD ne se dégradera pas avec l'âge ou à la suite à d'innombrables lectures. C'est donc un format plus propice que la VHS à la constitution de collections, tout comme le CD l'est par rapport à la cassette.

    Quant au DVD-ROM, il ne présente pour ainsi dire que des avantages par rapport au CD-ROM : il devrait le remplacer rapidement puisque le lecteur de DVD-ROM relit sans problème la plupart des CD. Ce support permet déjà le portage des applications nécessitant plusieurs CD en un seul DVD ainsi que l'enrichissement en vidéo de titres existants telles les encyclopédies.

    L'offre en DVD-ROM et DVD Vidéo est encore un peu timide mais hétéroclite avec notamment :

    • Louvre et Orsay (visite interactive de musées),
    • Encyclopédie Multimédia Larousse (documentation culturelle),
    • The Ring (jeux),
    • La famille cosmique (film interactif),
    • Microcosmos (film français),
    • Philadelphia (film américain).


    Les spécifications du DVD Audio ne sont pas encore finalisées. En effet le CD Audio est bien ''calibré'' pour le marché du disque audio. Force est de croire que l'industrie discographique n'est pas disposée à vendre sept titres pour le prix d'un seul…

    Le DVD-R est un format possible dont il existe un seul modèle de graveur, il intéresse peu les fabricants qui voient un avenir plus prometteur aux DVD à gravure multiple.

    En effet, le DVD-RAM est déjà commercialisé. Il permet pour l'instant de sauvegarder des données informatiques. Cependant l'enregistrement de vidéo par les particuliers n'est pas possible pour le moment à cause du coût et de la complexité du codage vidéo.
    Les ''majors'' du cinéma y sont réfractaires ; en effet, les films diffusés par satellite ou transférés sur Internet et enregistrés sur un DVD Vidéo pourraient les concurrencer.

    Pourtant, le développement des DVD à gravure multiple est intéressant pour l'enregistrement et l'utilisation de données informatiques.
    De plus, ce sont certainement les DVD à gravure multiple qui ouvriront la voie aux magnétoscopes de type DVD et caméras numériques pour un enregistrement direct et personnel.

    Conclusion :

    De tous les DVD, les DVD-ROM et Vidéo sont ceux qui ont bénéficié du soutien le plus important pour leur réalisation. Les DVD Audio et autres à gravure multiple ne sont pas encore totalement au point et tout changement de technologie est possible.
    Une question se pose : faut-il investir dans un lecteur qui, peut-être, n'offrira pas une compatibilité avec les futurs DVD ?






    7. Glossaire

    Sommaire



    AC-3 (Dolby Digital)
    Norme de compression du son qui permet de restituer un son stéréo ou multicanal avec restitution d'effet spatial de haute fidélité.

    Audio
     Désigne le phénomène constitué par les vibrations de molécules d'air perçues par l'oreille humaine, nommée ''son''.

    Bande Passante
     Correspond au débit de données qu'il est possible de transférer.

    Bit
     C'est la plus petite unité de mémoire pour les ordinateurs. Un bit n'accepte que deux valeurs, interprétées comme 0 et 1.

    Broadcast
     Définit le niveau de qualité correspondant aux normes de diffusion télé par satellite.

    CD (Compact Disc)
     Disque de 12 cm de diamètre pouvant contenir jusqu'à 650 Mo, prédécesseur du DVD. Plusieurs déclinaisons existent selon leur utilisation :


    CLV (Constant Linear Velocity)
     Vitesse Linéaire Constante, elle définit un mode d'enregistrement des disques vidéo.

    Compression
     Opération qui consiste à réduire la taille d'un ensemble de données, avec une perte éventuelle d'information.

    CSS (Content Scrambling System)
     C'est une méthode d'encryptage de données destinées à interdire la lecture des fichiers directement sur le système de fichier du DVD

    Débit de données
     Nombre de bits transférés par un contrôleur en une seconde.

    Digital ou numérique
     Une information numérique est constituée de valeurs discrètes, des 0 et des 1 dans l'ordinateur. A l'opposé, les valeurs variant en continu sont appelées analogiques.

    Disque laser (LaserDisc)
     Appelé aussi vidéodisque, contient des données vidéo sous forme analogique.

    DSD (Direct Stream Digital)
     Format proposé par Sony et Philips pour encoder le son sur DVD Audio.

    DTCP (Digital Transmission Content Protection)
     Méthode complexe offrant la possibilité d'effectuer une copie unique des données contenues sur le DVD.

    Fréquence d'échantillonnage
     L'échantillonnage d'un son consiste à enregistrer sa valeur à intervalles réguliers sous forme numérique. Ilcorrespond au nombre d'échantillons prélevés par seconde.

    ISO (International Organization for Standardisation)
     Organisme de normalisation au niveau international.

    Letterbox
     Lorsqu'une image avec un ratio d'aspect de 16:9 est affichée sur un écran 4:3, l'image doit être modifiée. Ce format consiste à privilégier la largeur de l'image et par conséquent le rajout de bandes noires en haut et en bas de l'image.

    LPCM (Linear Pulse Code Modulation)
     Format standard de numérisation de données audio non compressé, c'est le format des CD et de la plupart des disques originaux (masters) de studios.

    Macrovision
     Ce système émet un signal en sortie du lecteur DVD qui empêche toute copie sur une cassette VHS.

    MPEG (Moving Picture Experts Group)
     Seul standard ISO retenu pour la compression de la vidéo numérique pour le DVD et la télévision par satellite.

    NTSC
     Abréviation de National Television System Comitte. Standard de la télévision aux Etats-Unis.

    Octet
     Unité d'information composée en général de 8 bits.

    Pan & Scan
     Procédé permettant de voir une image large à travers une fenêtre 4:3, éliminant les parties à droite et à gauche.

    Profondeur d'échantillonnage
     Appelé Aussi résolution et mesurée en bits, elle indique le nombre de valeurs utilisable pour la codification. Une profondeur de 4 bits correspond à 16 valeurs différentes, …

    Ratio d'aspect
     Rapport entre la largeur et la longueur d'une image vidéo. Le DVD prend en compte les Ratios 4:3 et 16:9.

    Secteur
     Il s'agit de la plus petite unité de donnée lisible à partir d'une mémoire externe.

    Sous-titres
     Dans un DVD, il s'agit d'incrustations d'un texte sous forme graphique intégrées à un objet vidéo. 32 flux de sous-titres différents sont possibles par simple sélection avec la télécommande.

    Substrat
     C'est la principale couche physique constitutive d'un DVD. Cette couche est un plastique en polycarbonate.

    Taux de transfert de données
     Le taux de transfert de données entre deux unités est un élément essentiel. Il correspond au nombre de données qu'il est possible de transférer en une seconde.

    Téléciné inverse
     Pour palier aux différentes vitesses d'affichage (cinéma : 24 images/sec, PAL : 25 images/sec, NTSC : 29,7 images/sec), lors du transfert d'un film la compression MPEG n'encode pas une image redondante pour synchroniser l'image et le son, mais la signale par une balise. Ce procédé permet d'augmenter la compression.

    Temps d'accès
     Mesure de rapidité définissant à quelle vitesse les données sont retrouvées sur un support. Ce temps est exprimé en millisecondes.

    Unix
     Système d'exploitation logiciel qui permet à l'ordinateur sur lequel il est installé de gérer simultanément plusieurs applications et de répondre à plusieurs utilisateurs.

    VHS (Video Home System)
     Norme pour la définition d'un écran graphique de dimension 640Î480 points en 16 couleurs.

    Vitesse de rotation
     C'est la vitesse à laquelle le disque tourne (exprimé en tours par minute).

    Zone d'entrée
     Zone comprenant les quatre premiers millimètres du disque, en partant du centre. Elle précède la zone effective des données.

    Zone de sortie
    Partie du disque qui suit la zone de données. Elle se trouve généralement sur le bord extérieur du disque (environ 1 millimètre).






    8. Bibliographie

    Sommaire



    Ouvrages
    Le DVD - G. ZENATTI
    Editions HERMES
    N° ISBN : 2-86601-640-8

    Le Multimédia - F. LESLE & N. MACAREZ
    Que sais-je ?
    N° ISBN : 2-13-049343-2

    La bible de l'utilisateur PC
    Micro Application


    Serveurs Internet :

    http://www.philips.com
    http://www.sony.com
    http://www.toshiba.com
    http://www.migale.org
    http://www.osta.org
    http://www.homecine.com/dvdvideo.html
    http://www.mygale.org/~abela/DVD/DVDfaq.html (Jim TAYLOR)


    Revue :
    Science & Vie Micro – N° 164 – octobre 1998






    9. Annexe A

    Sommaire





    Disque simple couche :




    DVD-ROM double couche :




    Disque vidéo double couche :


    Retour au paragraphe Sens de lecture







    10. Annexe B

    Sommaire



     CDDVDSource
    Diamètre du disque120 mm120 mmZénatti
    Epaisseur1,2 mm (1 couche)1,2 mm (2 couches de 0,6 mm)Zénatti
    Composition1 couche de données1 ou 2 couches de donnéesZénatti
    Long. Onde du laser780 nm650 ou 635 nmZénatti
    Diode laserInfrarougeRougeSony
    Ouverture numérique0,450,6Zénatti
    Distance entre pistes1,6 microns0,74 micronsZénatti
    Long. Minimale des creux et des plats0,83 microns0,4 micronsZénatti
    Vitesse de lecture1,2 m/s CLV4 m/s CLVZénatti
    Vitesse de rotation (Tr/min)200 à 500630 à 1530Zénatti
    Taux de transfert150kb/s à 5,4 MB/s (CD-ROM 36X)4,7Mb/s à 11 MB/sSVM
    Temps d'accèsCD-ROM = 70 ms
    CD audio = 70ms
    CD-R = 630 ms
    CD-RW = 550 ms    		DVD-ROM = 150 ms
    DVD-Vidéo = 150 ms
    DVD-R = 630 ms
    DVD-RAM = 120    		SVM
    Capacité (gigaoctets)CD = 0,65DVD-ROM = 4,7 à 17 DVD-Vidéo = 4,7 à 17 DVD-R = 7,9 DVD-RAM = 5,2 DVD-RW = 3 DVD-R/W = 7,9SVM

    Retour au paragraphe Organisation des données







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