4.1.8 Technologies de stockage

Il existe un grand nombre de moyen de stocker l'information multimédia. Une image peut ainsi être rendue sur une feuille de papier, apparaître sur un écran de télévision ou encore être lue comme une série de caractères comme tout fichier informatique. Les modes de représentation sont intimement liés à la façon dont l'information est stockée. Nous classons les moyens de stockage en trois catégories (ce découpage correspond à une distinction couramment acceptée):

Analogique.

Si le numérique prend de l'ampleur, l'analogique a bien été la seule forme de stockage pendant de nombreuses années. Les enregistreurs tels que nous les connaissons sont d'ailleurs encore analogiques.

Numérique.

Ce sont les systèmes numériques audiovisuels qui enregistrent ou diffusent des informations audiovisuelles sous forme de signaux numériques vidéo ou audio. Ces systèmes n'enregistrent pas leurs signaux sous forme de fichiers directement exploitables par l'ordinateur. L'apparition du Compact Disc (CD) a constitué le lancement du numérique dans le grand public.

Informatique.

Les moyens de stockage informatiques sont aussi numériques mais par cette notion nous nous référons à des procédés de stockage qui permettent une manipulation ultérieure simple de l'information. Tous les supports informatiques habituels (disquettes, disques durs, ...) ne seront pas décrits car ils ne présentent pas de spécificités particulières par rapport au multimédia.

Nous allons à présent passer en revue différents moyens de stockage suivant cette distinction.

4.1.8.1 Procédés de stockage analogiques

Magnétoscopes.

Le fonctionnement du magnétoscope est basé sur un principe d'enregistrement magnétique, appliqué dans de nombreux appareils, tels que magnétophone, magnétoscope, disque dur ou badge magnétique. Divers paramètres interviennent dans la construction: la vitesse d'enregistrement, la largeur de la bande ou de la piste et les performances du support magnétique. Lorsqu'un constructeur conçoit un magnétoscope, il choisit toute une série de paramètres qui caractérisent le format d'enregistrement vidéo. C'est ainsi qu'en 1977, JVC lançait le format VHS (Video Home System) qui allait s'imposer sur le marché des enregistreurs domestiques. Fort de ce succès et grâce aux progrès réalisés dans la fabrication des supports magnétiques, le format VHS a évolué vers le S-VHS, basé sur le même principe d'enregistrement. La différence entre ces deux formats porte essentiellement sur un accroissement de l'excursion fréquence de la porteuse enregistrant le signal de luminance. Les résultats de définition ont ainsi été améliorés.

La naissance du format Betacam au début des années 1980, créé à l'initiative de SONY, vient du besoin exprimé par les équipes de reportage de disposer d'équipements plus légers. Pour garder aux images la meilleure définition et éviter les défauts inhérents aux codages composite PAL ou SECAM, l'enregistrement du signal vidéo est exécuté en composantes séparées sur deux pistes vidéo distinctes. L'une est réservée à l'enregistrement du signal de luminance tandis que l'autre sert pour l'enregistrement des deux signaux de chrominance par multiplexage. Ainsi, au cours de l'enregistrement, les trois éléments composant un signal vidéo couleur restent totalement séparés et la qualité de l'enregistrement s'en retrouve améliorée. Avec les évolutions des supports d'enregistrement et la généralisation du format Betacam à d'autres activités de production vidéo, SONY a fait évoluer le format vers le Betacam SP.

D'autres procédés analogiques existent mais leur diffusion reste restreinte.

4.1.8.2 Procédés de stockage numériques

À la différence des procédés informatiques, les paramètres de numérisation sont d'abord choisis en fonction de la reproduction des données audio-visuelles. En dépit des similitudes entre les supports d'enregistrement (basés sur le CD), leur intégration dans un système multimédia passe par une transition analogique; les données ne peuvent être traitées directement par un ordinateur. De plus, ces supports sont d'abord destinés pour la diffusion grand public avec du matériel qui ne comprend pas d'ordinateur.

CD Audio.

Le fonctionnement du Compact Disc Audio (ou CD Audio) est basé sur le principe de la lecture optique par faisceau laser. Le CD Audio est un disque réalisé en matière plastique métallisée afin de réfléchir le faisceau envoyé par la tête laser de lecture. Au cours du pressage, des microcuvettes sont gravées à la surface et agencées le long d'une spirale (cf. figure 4.8). Chaque transition entre le début et la fin d'une microcuvette correspond au chiffre binaire 1. La densité des informations gravées à la surface du disque permet de stocker le signal audio sous forme numérique. Sur un CD Audio, le son est enregistré avec une fréquence d'échantillonnage de 44,1 kHz et une résolution de 14 ou 16 bits.

Figure 4.8: Le disque compact (CD).

 

La structure relativement simple des données a permis d'intégrer la lecture des CD Audio sur toutes les machines ayant un système de lecture optique par laser. Il est ainsi possible de lire un CD Audio sur les lecteurs de CD-I, Photo CD et une majorité de lecteurs de CD-ROM.

DCC

(Digital Compact Cassette). Pour la réalisation de magnétophones à cassettes numériques, PHILIPS a joué la carte de la compatibilité avec la cassette audio standard en définissant le format DCC. L'enregistrement des cassettes DCC est de type numérique, avec une tête magnétique enregistrant 9 pistes en parallèle. Les signaux numériques peuvent avoir une fréquence de 32, 44,1 ou 48 kHz. La quantification est de 16 bits.

Le DCC est loin d'être un succès commercial mais il démontre que l'état de la technologie de l'enregistrement magnétique a atteint un haut degré de perfection.

Magnétoscopes professionnels.

Depuis une dizaine d'années, le domaine du son professionnel subit un transfert progressif de l'analogique vers le tout numérique. Le même mouvement s'est amorcé pour les signaux vidéo. C'est ainsi qu'on voit apparaître des équipements professionnels pour une chaîne numérique complète de production et de distribution.

En raison de leur complexité et de leur coût, les magnétoscopes numériques restent réservés aux professionnels. Le tout premier format, mis au point par SONY, est le format D-1 sur bande magnétique, qui enregistre les signaux en composantes numériques avec un débit de 270 Mb/s conformément à la norme de studio numérique CCIR-601. D'autres formats ont fait suite (D-2, D-3 et D-5), alors que, dans le même temps, SONY proposait un Betacam numérique.

DVD.

Initialement appelé Digital Video Disc, ce disque existe en plusieurs versions: une version couche unique avec une capacité de 4,7 giga octets (GB), une version double couche d'une capacité de 8,5 GB, enfin une version double face double couche d'une capacité de 17 GB.

Avec une telle capacité, le DVD est censé devenir le nouveau support mondial pour la diffusion de programmes. Comme pour mieux étayer cette conviction, on a abandonné le dénomination vidéo pour Versatile. Ainsi, il y aurait des DVD audio, des DVD vidéo ou des DVD-ROM. En théorie, le DVD devrait contenir l'équivalent de sept à quatorze CD actuels, une capacité capable de promouvoir aisément le DVD. Toutefois, les enjeux économiques sont tels qu'il n'est pas sûr que les diffuseurs de vidéo désirent conserver une approche aussi ouverte. En cause, la facilité de copiage d'une information numérique et la volonté des diffuseurs de segmenter le marché, ce qui devient difficile avec une norme unique. Du côté des constructeurs, on est persuadé que le DVD-ROM aura un succès certain.

4.1.8.3 Procédés de stockage informatiques

Tous les supports de stockage informatiques sont basés sur la technologie du disque optique compact, connu sous le nom de CD-ROM (Read Only Memory). Il constitue le produit phare du multimédia et il reste indissociable de son émergence.

L'une des raisons du succès du CD-ROM tient à son importante capacité de stockage. D'autre part, la facilité de pressage et le coût peu élevé du support l'ont désigné pour être l'un des vecteurs du multimédia, si gourmand en volume de données.

CD-ROM

Sur un CD Audio, le signal est enregistré sous forme binaire. Or c'est sous cette forme que le monde informatique stocke ses données, d'où l'idée de reprendre le support.

Pour préserver les investissements consentis par les usines de pressage, les caractéristiques géométriques du CD-ROM sont identiques à celles du CD Audio mais l'organisation des données diffère.

Sur un CD-ROM, les données sont organisées en fichiers comme sur une disquette ou sur un disque dur. La norme ISO 9660, qui a fait suite au livre jaune (Yellow Book) définissant le CD-ROM au départ, a défini une organisation des fichiers indépendante du système d'exploitation de l'ordinateur.

Compte tenu du volume de données et donc du nombre de fichiers, les techniques habituelles de recherche et de navigation se sont rapidement avérées inefficaces. Aussi, dès le chargement d'un CD-ROM dans son lecteur, la totalité d'une table des matières du disque est chargée en mémoire vive. La recherche s'effectue alors dans cette mémoire car l'accès y est plus rapide.

La norme ISO 9660 étant muette à ce sujet, l'organisation interne des fichiers d'un CD-ROM reste liée au logiciel exploitant les données du CD-ROM. Cela nuit à l'universalité de la mise en oeuvreet contredit donc le principe d'un standard. C'est la raison qui a poussé les constructeurs à définir des normes de CD-ROM enrichies.

CD-ROM XA

XA pour eXtended Architecture. Ce format a été proposé par PHILIPS, MICROSOFT et SONY ; il complète la norme ISO 9660 de plusieurs manières. D'une part, il permet l'entrelacement des données pour des fichiers de diverses natures. D'autre part, les fichiers sont stockés sous forme compressée. Pour le son par exemple, le format prévoit de recourir à l'ADPCM.

Le format CD-ROM XA a subi diverses améliorations destinées à le rendre plus multimédia encore, pour aboutir au format CD-ROM XA2. Le format CD-ROM XA2 est compatible avec le Photo CD.

Photo CD

Le Photo CD est issu de la rencontre entre les techniques photographiques et le CD-ROM. Dans ce but, KODAK a défini différents formats de numérisation et de stockage des photos sur ce support.

La lecture des Photo CD a d'abord été conçue pour la visualisation d'images sur un écran de télévision. Le format de référence des images enregistrées sur Photo CD est de 768x512 pixels, ce qui correspond à la définition maximale sur un écran de télévision, soit 768x576 pixels, ramené au rapport homothétique des images 24x36. À partir de ce format, quatre formats sont définis:

Nom	Qualité	Résolution	Bits par pixel	Taille	Base/16
Prévisualisation	192x128	24	72 kB	Base/4	Basse vidéo
384x256	24	288 kB	Base	Vidéo	768x512
24	1,1 MB	4Base	HDTV	1536x1024	4
0,5-1,1 MB	16Base	Film	3072x2048	4	2-4 MB

Chaque image enregistrée sur le Photo CD est stockée sous les cinq formats. Le format de base et les formats réduits sont enregistrés sans compression, pour conserver une vitesse d'affichage suffisamment rapide. Les formats supérieurs sont enregistrés par différence avec le format tout juste inférieur, par un codage sans perte. Pour chaque image, la taille totale atteint environ 6 MB, soit une capacité d'environ 100 photos par CD.

CD-I

Le lancement du CD-I marque une nouvelle étape de l'intégration du CD-ROM dans l'univers du multimédia. En effet, c'est à la fois un support de stockage avec une standardisation très poussée pour les données graphiques, visuelles et sonores, ainsi qu'un système d'exploitation avec un processeur spécifique et ses circuits de gestion annexes, le tout intégré avec un lecteur de CD-ROM.

L'image qui est montrée à l'écran résulte de la superposition de quatre plans. Le premier plan est celui du curseur : sa taille est limitée. Viennent ensuite deux plans dont l'information est de type graphique. Il s'agit soit de texte, de graphiques ou d'images. Ces deux plans se caractérisent par une valeur de transparence. Si cette valeur n'est pas nulle, les pixels transparents laissent apparaître les valeurs d'un arrière-fond qui constitue le quatrième plan. Ces plans d'affichage sont prévus de manière à exploiter des effets de superposition, d'incrustation ou de titrage entre des images de formats différents.

Les phases de création d'un CDI sont reprises à la figure 4.9.

Figure 4.9: Étapes dans la production d'un CD-I.

 

DVD-ROM.

Le DVD-ROM est la variante du DVD pour le stockage de données informatiques. Le DVD est commenté abondamment à la page .