La technique du Laserdisc : tout expliqué...

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scoubix
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La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 00:05

Pour continuer sur les demandes techniques de philac sur le fonctionnement du Laserdisc, voici un petit résumé du principe de fonctionnement du Laserdisc, les différences entre le CAV et le CLV, avec les différentes évolutions apparues au fil des ans : son numérique PCM, AC3-RF, DTS, etc...
Ce sujet est long, et reprend pas mal d'informations publiées dans d'autres sujets, mais c'est à mon avis préférable d'avoir un seul sujet résumant tout.

Au passage, merci à nos deux administrateurs préférés de "fixer" ce sujet :)

1 - Au commencement était... le DiscoVision
Le Laserdisc est né sous le nom DiscoVision, commercialisé fin 1978 aux USA. Le DiscoVision était le fruit des efforts conjugués de MCA et de Philips. Les principes de base sont restés les mêmes jusqu'à la fin de vie du Laserdisc: disque optique à double face de 30 cm de diamètre, vidéo et son codées de manière analogique sur le disque, et données lues par un laser. La partie gravée du disque est protégé par un substrat en polycarbonate.

La lecture se fait à une vitesse constante de 1800 tours/min. On parle donc de vitesse angulaire constante (CAV, Constant Angular Velocity).
La lecture est faîte en partant du centre, la lentille laser se déplaçant vers l'extérieur. Les données sont gravés sous formes de cercles concentriques donc. On a au total 54000 cercles concentriques. Une rotation du disque permet au laser de lire un cercle complet, contenant l'ensemble du signal correspondant à une image et au son associé. 1800 tours par minute donne la possibilité pour le laser de lire 1800 cercles concentriques différents, soit 1800 images. Or en NTSC, on a 30 images/secondes, donc 1800/30=60 secondes d'images. Soit une minute. Bref, la vitesse de rotation n'est pas dûe au hasard :rox:
54000 cercles concentriques donnent 54000 images, soit, en NTSC, 30 minutes de vidéo.

Dans ce mode, aussi appelé "Standard Play" ou "Full Features Play", les fonctions d'arrêt sur image, de lecture au ralenti, image par image, etc... sont disponibles, quel que soit le lecteur.
Pourquoi est-ce possible? Tout simplement parce que si on arrête le déplacement du laser, celui-ci lit en permanence le même cercle concentrique...donc la même image. Avancer au ralenti image par image consiste donc à déplacer le bloc laser plus lentement que lors d'une lecture normale...voir à le déplacer dans l'autre sens pour faire un retour arrière image par image.

Un autre mode d'enregistrement est ensuite apparu : le CLV (ou Constant Linear Velocity). Dans ce mode, la vitesse de rotation du disque baisse constamment, commençant à 1800 RPM comme pour le CAV mais baissant de manière constante jusqu'à 600 RPM. L'avantage: on a le même nombre de disques concentriques, mais ceux-ci peuvent contenir plus d'informations puisqu'ils sont lus plus lentement. Donc la durée des disques augmente substantiellement. L'inconvénient, c'est que les fonctions d'arrêt sur image, de ralenti...ne sont plus disponibles. Les données d'une image n'étant plus stockées sur un seul cercle concentrique, il est donc impossible de "geler" l'image en stoppant le bloc laser.

Le CLV a aussi un inconvénient majeur par rapport au CAV : un sensibilité beaucoup plus forte au phénomène de "crosstalk", dans lequel le faisceau laser ne se contente pas de lire ce qui se trouve sur un seul cercle concentrique, mais "déborde" sur les cercles adjacents. L'effet à l'écran est flagrant : phénomène d'image parasite.
Image Image correcte
Image Image souffrant de "crosstalk"

Il n'y a aucune procédé numérique dans la gravure et la lecture de l'image et du son sur un DiscoVision.
L'image et le son sont gravées sur le disque en modulation de fréquence (FM). La réflexion du laser dans le sillon du disque, sur un tour complet du disque, donne un signal électrique qui est démodulé pour récupérer le signal composite d'une image.

Contrairement au CD, au DVD, les sillons (ou les trous) d'un DiscoVision ont des longueurs différentes. Sur un disque optique numérique (CD, DVD, etc), ces sillons ont par définition tous la même longueur, puisqu'un seul type d'information est codé : 0 ou 1. On peut donc se baser sur la présence ou non d'un trou pour coder cette information.
Sur un DiscoVision, ces trous ont des longueurs différentes, de sorte que la lumière laser réfléchie par le disque ne représente pas un signal binaire mais bien un signal électrique de fréquence variable, nous permettant donc par modulation de fréquence de récupérer le signal électrique d'origine (le signal composite de l'image).

En fait, une lecture par laser n'est pas forcément numérique, elle l'est en fonction de la manière dont les trous sont gravés sur le disque. Si ces trous ont une longueur identique, par définition alors le seul type d'information pouvant être réfléchi par le disque est l'absence ou non de trou. on est bien en présence d'un codage binaire.
Si ces trous ont une longueur différente, alors on est en revanche en présence d'un signal modulé en fréquence, donc analogique.

Si on pouvait mesurer la profondeur des trous, on pourrait faire de la modulation d'amplitude. Mais comme un laser a une longueur d'onde fixe, ce principe est par définition impossible avec une lecture laser. Donc, que l'on soit en numérique ou en analogique, tous les trous ont la même profondeur.

Il est à noter que tous les disques DiscoVision sont, en théorie, toujours compatibles avec nos lecteurs Laserdisc actuels. Je dis bien "théorie", car en pratique, la faible qualité de ces disques rend leur lecture très aléatoire, non seulement sur les lecteurs DiscoVision de l'époque mais encore plus sur nos lecteurs plus modernes.

C'est d'ailleurs ce qui a entraîné la première mort du support, moins de 2 ans après son lancement. MCA et Philips se sont rejetés mutuellement la faute. MCA, en charge de la production des disques, affirmait que les lecteurs fabriqués par Philips étaient de piètre qualité, et Philips affirmait que les disques étaient mal fabriqués. Avec le recul, on pourrait aujourd'hui dire que le problème venait plutôt de MCA et de sa chaîne de production de disques.

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par kiko » mar. 25 mars 2008, 00:09

Excellent :pouce:
Merci Monsieur Scoubix :prie:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Philac » mar. 25 mars 2008, 00:32

Il est très bien ce scoubix :pouce: mais il n'a pas répondu à ma dernière question concernant la séparation image et son et sur le nb de bits du codage :mrgreen:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 00:56

2 - L'arrivée de Pioneer...et la renaissance sous le nom LaserDisc

Pioneer avait déjà été approché par MCA pour produire des lecteurs en complément de Philips. D'ailleurs, ça a été un point supplémentaire de discorde entre MCA et Philips, car bien évidemment Philips n'était pas au courant.
Lorsque MCA (et Philips) décident de jeter l'éponge, Pioneer prend le relais et décide de commercialiser le système sous un autre nom, plus porteur: LaserDisc. il faut dire que DiscoVision a souffert d'une image déplorable. Non seulement le catalogue était peu développé, mais certains disques étaient parfois tellement mal pressés qu'il y avait des taux de retour supérieurs à 70% :gourdin:

Pioneer ouvre ses propres usines, en s'étant rapidement aperçu que l'usine historique DiscoVision ne pourrait pas être facilement mise à jour.

Pioneer en profite également pour lancer le support en Europe, au formal PAL. Le principe est exactement le même. Cependant, la fréquence d'image étant de 25 images/seconde en PAL, contre 30 en NTSC, la fréquence de rotation en CAV est ramené à 1500 tours/minute. Le disque ayant toujours 54000 cercles concentriques, cela donne donc une durée par face CAV de 36 minutes.

En revanche, l'image PAL ayant une résolution supérieure au NTSC, l'image PAL prend plus de place sur le disque par rapport au son. Nous verrons que cela aura une importance capitale pour la suite des développements, notamment lors de l'arrivée de la piste PCM.

Pioneer, conscient aussi de l'inconvénient du CLV face au CAV, développe un nouveau procédé : le CAA (Constant Angular Acceleration). Dans ce procédé, la vitesse de rotation n'est pas diminuée de manière constante, mais reste stationnaire pendant quelque temps avant de baisser de manière importante, et ce par paliers successifs. L'avantage est d'avoir le même genre de durée qu'avec le CLV, mais en éliminant le phénomène de "crosstalk" (ou en tout cas, à lui rendre la même probabilité qu'avec le CAV). La vitesse initiale est de 1800 RPM (ou 1500 en PAL) pendant un certain temps, comme en CAV.
Au fil des ans, le procédé CAA a été constamment amélioré en termes de durée, à travers plusieurs variantes, consistant à augmenter la densité des cercles concentriques tout en diminuant la durée CAV du début du disque. Nous avons donc CAA45, CAA55, CAA60, CAA65 et CAA70. CAA45 a été utilisé une seule fois. Tout disque ayant une durée de moins de 55 minutes et 5 secondes utilise CAA55. Tous les autres disques sont de type CAA60. Il y a eu très peu de disques en CAA65, et aucun en CAA70, apparu à la toute fin de vie du LD.

Bref, lorsqu'un disque s'appelle CLV, en fait il est en CAA. Il n'y a plus eu de disques CLV depuis 1982/1983. Mais l'appellation a perduré pour désigner les disques CAA.

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Philac » mar. 25 mars 2008, 01:00

j'attends la suite... :canape:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 01:16

3 - L'arrivée du son numérique PCM

Tout le monde sait que les LD n'avaient au départ que 2 pistes sons analogiques. Jusqu'à ce qu'en 1985, Pioneer, surfant sur le succès naissant du CD, rajoute deux pistes PCM.
"Rajoute"...ou "substitue", car selon que le LD est PAL ou NTSC, les pistes PCM viennent en supplément (NTSC) des deux pistes analogiques, ou en remplacement (PAL) de celles-ci, faute de place pour avoir les 4 sur les LD PAL (comme expliqué plus haut, et illustré ci-dessous, la vidéo prend plus de place sur un disque PAL que sur un disque NTSC).

Image Structure d'un LD NTSC équipé de pistes PCM.
Image Structure d'un LD PAL équipé de pistes PCM.

Qu'il s'agisse des LD NTSC ou PAL, les pistes PCM sont codées sur 16 bits et échantillonnées à 44,1 Khz. C'est donc strictement identique en termes de caractéristiques (et de qualité) que le CD.

La compatibilité avec les pistes analogiques des LD NTSC est totale sur tous les lecteurs. Il n'y a pas, à ma connaissance, de lecteur LD, qu'il soit NTSC pur ou PAL/NTSC, qui refuse la lecture des pistes analogiques de ces disques. Pour une raison très simple d'ailleurs: sur pas mal de LD dotés de pistes PCM, ces pistes analogiques servent pour des commentaires audio, ou comme support de la piste AC3-RF, comme nous le verrons plus tard. Mais le plus souvent, elles contiennent exactement le même son que les pistes PCM, pour assurer une rétrocompatibilité avec les lecteurs plus anciens ne pouvant pas lire les pistes PCM.

En revanche, pour les LD PAL, non seulement la piste PCM n'est apparue que plus tard (2 ans environ après le NTSC, soit en 1987), mais surtout elle vient en remplacement complet des pistes analogiques. De par sa qualité largement supérieure, les éditeurs l'ont donc adoptée assez rapidement. Si on rajoute à cela le fait que le marché du LD en Europe n'a réellement commencé à décoller (le terme étant quant même abusif mais bon) qu'au début des années 90, Pioneer a notamment considéré que les lecteurs bas et milieu de gamme n'avaient pas besoin de cette compatibilité avec les PAL analogiques, et l'a effectivement réservé à ces lecteurs haut de gamme, de fait les seuls à être 100% universels. Cela lui a permis d'économiser quelques dollars sur le coût de production de ses machines.

Donc, à condition d'être sûr de ne jamais avoir besoin de cette compatibilité, je ne saurais que trop conseiller à celui cherchant à s'équiper d'un lecteur à en prendre un ayant cette compatibilité, surtout s'il est amateur de raretés comme notre ami Philac :mrgreen:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 01:38

4 - L'arrivée de la piste AC3

Le Dolby Digital (ou AC3) est apparu en salles avec la sortie de Batman Returns, de Tim Burton. Il permet un mixage 5.1, soit 5 canaux indépendants : droite, gauche, surround droite, surround gauche, central et un canal LFE (basses).
Les pistes stéréo, PCM et/ou analogiques, permettaient déjà un son Dolby Surround Pro logic. Mais les effets surround sont dans ce cas limités, et transmis au sein du signal stéréo gauche/droite, mixé dans les basses fréquences.
Avec le AC3, l'ambiance surround d'une salle de cinéma peut être restitué chez soi.

Problème: comment stocker ce genre de signal sur un Laserdisc? Il n'y a plus de place, entre les pistes PCM, vidéo et son analogique. De plus, le AC3 est par essence un signal numérique...

Pioneer choisit alors une approche particulière : moduler ce signal numérique en FM pour le stocker sur l'une des deux pistes analogiques, désormais quasiment inutilisés. Il choisit pour cela la piste analogique droite, réservant la piste analogique gauche pour une utilisation mono, comme par exemple un commentaire audio du film.

Image

Le signal sortant du lecteur est donc un signal numérique modulé sur une porteuse, d'où le nom AC3-RF, et l'obligation d'utiliser un démodulateur interne ou externe à l'ampli pour récupérer le signal numérique à décoder.

Comme il n'y a que deux pistes PCM sur les disques PAL, mais plus de pistes analogiques, il est impossible de bénéficier de pistes AC3-RF sur les disques PAL.

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Philac » mar. 25 mars 2008, 01:46

bon :reve: à ce soir pour la suite

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 01:55

5 - L'arrivée du DTS

Dernière modification par Pioneer : le remplacement des pistes PCM par des pistes DTS.
Le DTS joue le même rôle que l'AC3 : obtenir un son 5.1, mais le codage DTS préserve davantage la dynamique en ayant un codage beaucoup moins destructeur.

Pour stocker le DTS, Pioneer a choisi cette fois d'utiliser l'emplacement des pistes PCM. Bye bye donc le son stéréo qualité CD, bonjour le DTS.
Pour en bénéficier, le lecteur doit être équipé d'une sortie numérique optique ou coaxiale, à raccorder à l'entrée d'un ampli DTS.

Si les deux pistes analogiques contiennent la même bande son que la piste DTS, on peut alors "écouter" les LD DTS en stéréo sur une installation non équipé pour le décodage DTS. Mais attention, pas mal des titres DTS contiennent des bandes sons de type commentaire audio sur ces pistes analogiques. Le seul moyen d'écouter ces disques est donc via un décodage DTS. A l'inverse, les disques AC3-RF conservant leurs pistes PCM, la rétrocompatibilité était assurée.
D'autre part, les pistes analogiques FM ont par définition une qualité sonore moindre que les pistes PCM.
Cette disparition des pistes PCM au profit du DTS, liée à la faible disponibilité de décodeurs DTS à la fin des années 90, a fait que très peu de titres DTS ont été pressés (moins de 150 selon LDDB).

Voilà, je crois qu'on a fait le tour :blbl:

Citons quand même les sources, pour rendre à César ce qui est à César :
http://www.blam1.com/LaserDisc/FAQ/
http://www.homecinema-fr.com/bible/sour ... erdisc.php

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par fredross33 » mar. 25 mars 2008, 09:47

super boulot :pouce:
Sanyo plv-z2
Pioneer cld-d925 & dvl 909 - décodeur AC3 Yamaha APD-1
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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Philac » mar. 25 mars 2008, 10:00

Bravo Scoubix,
Et bé dis donc , il faut vraiment être ingénieur en électronique pour avaler tout çà,
moi qui suis un ancien de l'Enrea de Clichy j'avoue que je m'y perdais quelque peu .
Mais tu n'as toujours pas répondu à ma question concernant la séparation physique son -image à la gravure ,
à savoir combien de sillons y a-t-il pour le son et l'image , les deux(ou3) signaux sont-ils lus par le même faisceau ? :paume:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par scoubix » mar. 25 mars 2008, 11:59

Philac a écrit : Mais tu n'as toujours pas répondu à ma question concernant la séparation physique son -image à la gravure ,
à savoir combien de sillons y a-t-il pour le son et l'image , les deux(ou3) signaux sont-ils lus par le même faisceau ? :paume:
La seule info que je peux te donner à ce sujet figure sur les schémas que j'ai mis montrant la structure d'un LD et la séparation entre les pistes vidéo et son.
Toutes sont lues par le même faisceau laser, un sillon circulaire (ou cercle concentrique) contenant l'ensemble des données image et son cumulés.

En fait, si on veut être rigoureux, il y a 3 faisceaux laser. Le faisceau émis par le laser est séparé en 3 faisceaux identiques par un prisme avant d'attaquer la surface du disque. Un faisceau central se charge de la lecture des données, tandis que deux faisceaux adjacents sont positionnées sur les cercles concentriques immédiatement adjacents, vers l'intérieur et vers l'extérieur du cercle en cours de lecture. Cela permet, en fonction de la quantité de signal refléchi lors de la lecture de ces pistes adjacentes, de détecter si le faisceau central est bien positionné au centre du cercle en cours de lecture, et de repositionner la lentille légèrement si il y a un décalage.

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Philac » mar. 25 mars 2008, 12:05

Super :beer: j'ai enfin tout compris et je ne dois pas être le seul dans ce cas :clindoeil:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par kiko » mer. 26 mars 2008, 00:02

Philac a écrit :Super :beer: j'ai enfin tout compris et je ne dois pas être le seul dans ce cas :clindoeil:
Tout à fait :pouce:
Merci Scoubix :jap:

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Re: La technique du Laserdisc : tout expliqué...

Message par Alex_le_webmaster » mer. 26 mars 2008, 14:32

D'ailleurs scoubix,
je vais repiquer tes explications pour remplacer sur le site mon article qui est bien moins complet ! :clindoeil:

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