1
Afin de réaliser un dossier complet sur cette nouvelle technologie, encore peu connue en Europe, j'aborderai dans cet article les points suivants:
1. Le LASER bleu
2. Le Blu-Ray Disc: son principe, sa technologie...
3. Capacité de stockage: données et vidéo
4. Matériel: lecteurs et disques disponibles ou annoncés...
5. News en direct du Japon
6. Liens
1. Le laser bleu
(L.A.S.E.R. : Light Amplification by Stimulated Emmision of Radiation)
Tout à commencé en 1989, au Japon, dans la société Nichia Chemical Industries, basée à Tokushima, fabriquant à l'époque toutes sortes de diodes. Cette année là, Shuji Nakamura(36 ans), un physicien travaillant pour cette entreprise, propose à son patron de tenter l'impossible: mettre au point une diode bleue... A l'époque, on connaissait déjà les diodes jaunes, vertes et rouges, mais personne n'était arrivé à mettre au point une diode bleue, ni en lumière ordinaire, ni en laser. Le patron de Nichia Chemical Industries n'est pas trop tenté par la chose. En effet, toutes les multinationales du secteur ayant déjà mis leurs laboratoires sur le coup, Nichia avait peu de chances d'être la première société à mettre point une telle diode.
En effet, l'intérêt des diodes bleues est à la mesure de leur champ d'application: l'affichage, bien sûr, mais surtout le stockage d'information sur des disques à très grande capacité. Deux ans plus tard, après de longues discussions et face à l'obstination de Shuji Nakamura, le pdg de Nichia Chemical Industries finit par investir 3 millions de dollars dans l'aventure.
Bien qu'on ait pu fabriquer des lasers bleus dès 1960, sa miniaturisation sous forme de diode pose un gros problème: réaliser un cristal semi-conducteur assez parfait pour obtenir l'émission de lumière bleue. Selon Shuji Nakamura, l'un des rares semi-conducteurs adaptés à l'émission de lumière bleue est le nitrure de gallium (GaN) mais sa structure cristalline comporte de trop nombreuses anomalies: 10 milliards d'imperfections par cm³ ! De tels défauts structurels sont incompatibles avec la production d'une diode laser. Les recherches de Shuji Nakamura ont donc porté sur la mise au point de procédés de production de nitrure de gallium quasiment parfait.
Travaillant sans relâche pendant deux ans, bricolant lui-même ses appareils, Shuji Nakamura finit par obtenir le cristal de nitrure de gallium le plus pur au monde. En 1993, il dépose sur la table de son patron la première diode bleue commercialisable. Deux ans plus tard, il parvient à augmenter sa brillance, mais il ne s'agit toujours que d'une simple diode émettrice de lumière ordinaire. Il lui reste alors à la transformer en diode laser. Un an plus tard c'est chose faite, et c'est donc en 1996 que la première diode laser bleue est produite.
De nombreuses multinationales telles que Sony, Hitachi, Matsushita ou encore Pioneer ont alors commencé à s'intéresser à ces diodes qui, nous allons le voir, allaient leur permettre d'élaborer un nouveau système de stockage de données sur disque optique.
2. Le Blu-Ray Disc: son principe, sa technologie...
Pourquoi tant d'engouement pour ce laser bleu? Qu'a-t-il de si intéressant?
Pour répondre à cette question, un peu de physique va nous être nécessaire. Pour ceux qui n'aiment pas la physique, faites au moins l'effort de regarder les images, elles parlent d'elles même.
Dans les systèmes de lecture optique, tels qu'un lecteur CD, DVD, ou un lecteur Blu-Ray, le principe est toujours le même. Une diode laser émet un faisceau en direction d'une lentille, qui va servir à concentrer ce faisceau en un point de la surface du disque optique.
Les deux paramètres qui vont donc être très importants sont d'une part la "résolution" de la lentille, et d'autre part la distance entre la lentille et son foyer, endroit où le faisceau est le plus dense après sa déviation (point F sur le dessin ci-dessous).
Lentille convergente
La résolution W d'un système optique composé d'une ou de plusieurs lentilles est donnée par l'équation que voici:
où lambda est la longueur d'onde du faisceau qui traverse le réseau de lentille, NA(Numerical Aperture) est une constante propre à la lentille qui détermine sa "puissance de convergence", et k1 est une valeur qui, si vous tenez vraiment à le savoir, dépend de la polarisation du faisceau, des abérations des lentilles et d'un tas d'autres facteurs, tous plus difficiles à mesurer les uns que les autres. La constante k1 est donc généralement déterminée en réalisant une série d'expériences.
Revenons à ce qui nous intéresse, et donc, aux facteurs qui font varier cette "résolution". On voit directement que pour que W diminue, ce à quoi nous voulons arriver, il faut que lambda et k1 diminuent ou que NA augmente, l'idéal étant une combinaison de variations de ces facteurs. Pour faire augmenter NA, les constructeurs ont choisi d'utiliser 2 lentilles, dont le facteur NA global est plus élevé que celui des lentilles précédemment utilisées pour les CD et DVD.
L'utilisation d'un laser bleu entraine, elle, une diminution de lambda, puisque la lumière bleue qu'il émet possède une longueur d'onde d'environ 405 nanomètres, contre 650nm et 780nm pour les lasers des DVD et des CD.
Malheureusement, une diminution de la longueur d'onde, accompagnée d'une augmentation de la valeur de NA entraîne également la diminution de la distance entre la lentille et le foyer de celle-ci. Si vous regardez un CD de plus près, vous verrez que la partie où les informations s'inscrivent se trouve en fait juste en dessous de la surface sur laquelle vous écrivez habituellement. Le faisceau laser traverse donc une couche de matériau transparent de 1mm d'épaisseur avant d'arriver à la surface d'enregistrement. Dans un DVD, la distance au foyer ayant été réduite, cette épaisseur a diminué, et c'est ce qui permet aux constructeurs de mettre plusieurs couches tout en gardant la même épaisseur totale qu'un CD.
Le Blu-Ray Disc garde cette même épaisseur total de 1.2mm, mais la distance au foyer est devenue tellement faible que la couche transparente, qui protège la surface d'enregistrement, n'est que de 0,1mm . Une griffe, même très légère, dans un Blu-Ray Disc entraînerait donc immédiatement l'impossibilité de lire de celui-ci à l'endroit de la griffe ! D'un autre coté, une légère inclinaison du disque ne pose pas de réel problème de lecture, ce qui n'est pas une mauvaise chose. Comme pour tout, vous voyez qu'il y a des avantages et des désavantages. Tout l'art des constructeurs est de trouver le bon compromis.
Afin d'éviter ces griffes, les constructeurs ont donc décidé de mettre ces disques dans des boitiers. Le Blu-Ray ressemble donc aux MiniDisc de Sony, en plus grand.
Un Blu-Ray Disc
Voici à quoi ressemblent les trois systèmes en coupe:
Comparaison des 3 systèmes
3. Capacité de stockage: données et vidéo
Maintenant que nous avons un apercu un peu plus précis de ce qu'est cette technologie, voyons les capacités de stockage qu'elle permet d'atteindre.
Stockage informatique
Ce graphe montre clairement l'évolution des capacités des systèmes de stockage sur disque optique.
- Les CD ont des capacités allant de 0,65Go à 0,8Go
- Les DVD peuvent stocker 4,7Go sur une seule couche et peuvent contenir jusqu'à 4 couches
- Les disques Blu-Ray peuvent stocker jusqu'à 27Go sur une seule couche, et peuvent donc atteindre 50Gb sur 2 couches. Le site de Philips parle également de disques de 100Go qui sont actuellement à l'étude.
Notez cependant qu'actuellement, les DVD comportant 4 couches sont plutôt rares, et il n'existe pas encore de DVD-R de 18Go. Dans un premier temps, les disques Blu-Ray se contenteront vraisemblablement de capacités allant de 23 à 50Go, pour voir arriver dans quelques mois ou années, des disques de 100Go
A l'heure qu'il est, seul Sony a annoncé un graveur Blu-Ray informatique, qui devrait sortir cet été au Japon
BW-F101 de Sony
Lors de mes recherches, j'ai trouvé un photo assez intéressante, qui nous promet de belles évolutions dans le monde du stockage "compact". En effet, des Mini Blu-Ray de 1Go sont à l'étude chez Philips, et leur dimension réduite (30mm de diamètre!) en fait un support de stockage incroyablement facile à manipuler. On pourrait donc imaginer, dans quelques temps, de voir débarquer sur le marché des lecteurs MP3 portables ou des appareils photo numériques avec une telle technologie.
Certes, il existe déjà les MicroDrive, d'IBM, qui ont une capacité de stockage de 1Go, mais l'avantage du blu-ray est qu'il peut se contenter d'un lecteur pour plusieurs disques. Quand vous achetez un MicroDrive IBM, vous payez à la fois le disque et le mécanisme qui le lit, qui est très coûteux. En achetant un Mini Blu-Ray, vous n'achèterez que le disque, le mécanisme de lecture se trouvant dans votre appareil.
Pour l'instant, le but de Philips est de réussir à intégrer tout cela dans le volume d'une carte Compact Flash Type2. Les dimensions qu'ils ont réussi à atteindre pour l'instant sont déjà très prometteuses: 56mm x 34mm x 7,5mm
Mini Blu-Ray
Enregistrement vidéo
Au Japon, la télévision haute définition (HDTV) est déjà bien présente, et les DVD n'offrent qu'une capacité de stockage très limitée pour des films enregistrés en haute définition. En effet, sachant qu'un Blu-Ray Disc de 25Go pourra "seulement" enregistrer 2 heures de vidéo haute-définition, je vous laisse imaginer le temps d'enregistrement possible sur un DVD (moins de 25 minutes, parfaitement inutile!)
Ce support permettrait de stocker sur une seule de ses faces(25Go) jusqu'à 13 heures de vidéo de qualité VHS, mais cette donnée est relativement peu intéressante puisque la télévision haute-définition apparaîtra certainement avant le Blu-Ray dans votre salon.
4. Matériel: lecteurs et disques disponibles ou annoncés...
Lecteurs/enregistreurs
Voici un aperçu des différents lecteurs/enregistreurs qui sont disponibles, ou qui le seront dans peu de temps au Japon. Les dates d'apparition en Europe ne sont pas encore connues.
Vous aurez remarqué que je parle directement de lecteurs/enregistreurs. En effet, ce support étant avant tout un support de stockage, les premiers lecteurs de salon seront déjà des enregistreurs. Tous les modèles présentés ici gravent en 1x, soit 36Mbps (4,5Mo/s), et il leur faudra donc environ 1 heure et 35 minutes pour graver un disque de 25Go.
 Hitachi Ceatec 2002 |  JVC Ceatec 2002 |  Panasonic Ceatec 2002 |
 Pioneer Ceatec 2002 |  Samsung CES 2003 |  Sharp Ceatec 2002 |
 Zenith CES 2003 |  Philips Ceatec 2002 |  Sony Ceatec 2002 |
Médias enregistrables disponibles
Plusieurs marques proposent déjà des disques Blu-Ray ré-enregistrables, qui ont une capacité de 23, 25 ou 50Go
 JVC 25GB, 50GB |  Panasonic 50GB |  Samsung 25GB, 50GB |
 TDK 25GB |  Sony 23GB |  Mitsubishi 23GB |
5. News en direct du Japon
Toutes ces nouveautés sont alléchantes, mais sont-elles déjà disponibles ? C'est ce que nous avons tenté de voir en demandant à Elinas, notre reporter Japonais, de faire un tour dans les magasins.
Il s'est rendu dans un magasin Hi-Tech de Tokyo et a eu le temps de prendre ces quelques photos, avant qu'un agent de surveillance l'oblige à ranger son appareil photo.
Comme vous le voyez sur ces photos prises récemment, le prix de ce petit bijou signé Sony est de 398.000 Yens, soit 2870 € ! Quant aux disques, ils sont affichés au prix de 3100 Yens, soit un peu plus de 22 euros, prix tout à fait raisonnable vu la capacité de stockage disponible ! (N'oubliez pas que ces disques sont ré-enregistrables ! )
Sur la dernière photo, on voit que chaque disque Sony possède un numéro de série. Surpris par la chose, Elinas a essayé d'en savoir plus et il a trouvé les informations suivantes sur le web:
" Blu-ray also promises some added security, making ways for copyright protections. Then again it may be already a well known kind of "protection".
Blu-ray discs can have a unique ID written on them to have copyright protection inside the recorded streams. So they say.. But a unique ID does not make a copy protection and there are already websites that claim it is ".. just another RID code..".
The Recorder Unique Identifier (RID) is a 97-bit code recorded every 100 sectors. It is composed of a brand name identifier, a type number, and a drive serial number.
Some recorders such as the Philips CD-R 870/880 write this RID on their discs to discourage copying. "
Chaque disque comporte donc un numéro d'identification, ce qui pourrait poser des problèmes lors des copies, si le programme copié vérifie le numéro de série du disque sur lequel il se trouve.
De plus, chaque enregistreur Blu-Ray a un numéro d'identification unique qu'il peut éventuellement graver sur le cd et qui pourrait permettre de trouver qui a gravé le disque ! Bien que le but soit de décourager la copie, les constructeurs sont conscients qu'il y aura toujours moyen de résoudre ce problème, mais ils ne savent rien y faire.
Je termine cette partie de l'article en remerciant encore une fois Elinas pour ce petit reportage bien agréable !
6. Liens
Voilà, après lecture de cet article, vous devriez avoir une idée plus précise de ce qu'est cette nouvelle technologie dont tout le monde parle depuis un petit temps.
Toutefois, les plus curieux d'entre vous désirerons certainement obtenir plus d'informations, auquel cas je les invite à consulter les sites suivants, qui m'ont permis de rédiger cet article:
- http://www.research.philips.com
- http://www.blu-ray.com
- http://www.blu-raydisc.info
- BW-F101_white_paper.pdf
- http://www.nichia.com/
Si vous trouvez d'autres adresses intéressantes, n'hésitez pas à laisser un commentaire à la suite de cet article !
Ca n'a pas tellement changé en fait 
