Étude du vieillissement des disques optiques, possiblement la meilleure !

Étude du vieillissement des disques optiques (jaunissement, perte d’information) très certainement la meilleure étude sur le sujet !

C’est en parcourant le web une nouvelle fois en quête d’information que nous sommes tombés sur la thèse d’un universitaire qui est certainement l’étude (explication ?) la plus complète (un document de plus de 200 pages)  et la plus poussée sur le phénomène. Ce document, datant de 2013, porte sur l’analyse de supports optiques CD et BD enregistrables mais aussi pressés, ainsi que sur leur conception (substrat, vernis, couche optique)

 

  • Attribution/source/références: Steeve Collin. Etude du vieillissement des disques optiques numériques: recherche de corrélations entre évolution des constituants et perte de l’information. Autre. Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand II, 2013. Français. NNT: 2013CLF22377. tel-00917863 / https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00917863

 

Préambule

Il n’est pas question dans cet article de revoir tout le contenu de cette thèse qui est, disons-le, extrêmement pointue et fournie, mais plutôt de livrer un des points clés tel qu’exposé dans le document.

 

Le cas des Blu-ray pressés
  • Pour l’étude ont été utilisés des Blu-ray pressés (Au-Delà, Warner Home Video)
    L’étude a été effectuée à partir d’un modèle de Blu-ray pressé double couche contenant un film HD. Les vieillissements et les analyses ont tous été réalisés avec des Blu-ray identiques.
     
  • La SEPAP 12/24 est une enceinte de photovieillissement artificiel accéléré. voici le descriptif qu’en fait le fabricant:

sepap12-24

SEPAP 12/24 est issu d’études approfondies menées par une équipe de spécialistes en photochimie de l’Université de Clermont-Ferrand sur la durabilité des matériaux polymères. Cette enceinte est un outil d’analyse permettant de comprendre les mécanismes de dégradation liés au vieillissement naturel des polymères au niveau moléculaire. L’enceinte SEPAP 12/24 réplique, dans des conditions de laboratoire accélérées et contrôlées, l’évolution chimique occasionnée par des conditions de vieillissement à long terme, desquelles on peut attendre une évolution similaire des propriétés macroscopiques (mécaniques, esthétiques, etc.).

  • Absorbance (ou extinction): représente la quantité de lumière absorbée par un milieu

 

Vieillissement des vernis

Une étude a été effectuée sur le vieillissement des vernis (p. 141), pour le cas d’un blu-ray « couche optique » (servant à protéger la couche réfléchissante), qui démontrent des changements de propriétés chimiques qui pourraient donc engendrer des problèmes de lectures par l’altération des propriétés optiques.

 

Vieillissement de disques optiques : recherche de corrélations

p.173

[..] Afin de compléter cette étude de disques pressés, un photovieillissement de Blu-ray a été réalisé en SEPAP 12/24. Comme dans le cas des CD, un Blu-ray pressé ne comporte pas de dye. Le codage de l’information repose également sur une alternance « physique » de pits et de lands. [..]

[..] Les données du disque sont protégées par une couche optique et une couche anti-rayure. Lors de la lecture, le laser à 405 nm traverse ces deux couches avant de se réfléchir sur la couche métallique. La transparence est donc une propriété essentielle de la couche optique. Comme expliqué dans le chapitre 5, la photo-oxydation de la couche optique conduit à un jaunissement important se traduisant par une augmentation de l’absorbance à 405 nm. Afin d’étudier l’impact éventuel de cette modification de propriété optique sur la lecture des données, un Blu-ray pressé entier a été irradié du côté de la couche optique en SEPAP 12/24. [..]

L’auteur poursuit:

[..] Une diminution de plus 60 % de la réflectivité initiale du Blu-ray est observée après 100 h de photovieillissement. Or, l’évolution majeure de cette propriété analogique est nécessairement due aux modifications physico-chimiques de la couche optique, puisque ce type de disques ne comporte pas de dye. Une diminution de réflectivité correspond à une réduction de l’intensité réfléchie du faisceau laser. Par conséquent, l’évolution de ce paramètre est tout à fait cohérente avec le jaunissement de la couche optique, lequel est responsable d’un effet « filtre ». Il est important de remarquer que, dans ce cas, le photovieillissement du Blu-ray n’entraîne pas une dégradation directe de la couche enregistrée. Néanmoins, la perte de transparence de la couche optique à 405 nm pourrait conduire à des problèmes de lecture résultant d’une diminution trop importante de réflectivité. Cette expérience de photovieillissement de Blu-ray permet donc d’établir une corrélation directe entre la modification d’un paramètre analogique et les modifications physico-chimiques d’un constituant (couche optique). [..]

 

La conclusion

La conclusion qu’en tire l’auteur est la suivante (pour rappel, le dye ne concerne pas les supports Blu-ray pressés):

p.200

[..] L’application de contraintes photochimique, thermique et hydrolytique sur des disques optiques (pressés et enregistrables) a conduit à des variations des paramètres analogiques et numériques pouvant altérer les données enregistrées. Ces résultats ont pu être corrélés, d’une part, à certaines modifications physico-chimiques des constituants identifiées dans les chapitres précédents et d’autre part, à des évolutions topographiques des zones enregistrées.
Ce travail a nécessité la sélection de paramètres analogiques pertinents pouvant servir d’intermédiaires entre les dégradations des matériaux et la perte d’informations. Dans cette optique, la réflectivité des disques, qui caractérise l’intensité du signal réfléchi lors de la lecture, a pu être corrélée à la diminution de l’indice de réfraction du dye. La variation du jitter, qui apporte des informations sur la distribution de longueurs des pits et des lands, a été mise en relation avec des déformations des zones enregistrées. Dans tous les cas, les vieillissements se sont traduits par une augmentation des taux d’erreurs numériques. Ce travail de corrélation a permis de pointer les défaillances des disques et d’identifier les constituants les plus sensibles pouvant être responsables, directement ou indirectement, de pertes de données. Il s’avère que les principales voies de dégradation observées durant cette étude concernent, soit des dégradations du dye, soit des modifications topographiques des couches en contact direct avec les zones enregistrées. [..]

 

Et dans la « conclusion générale » il ajoute:

p.201

[..] Dans le cas du Blu-ray, le jaunissement de la couche optique peut avoir un impact dramatique sur la lecture de l’information. [..]

[..] La dernière partie de l’étude a été dédiée au vieillissement photochimique, thermique et hydrolytique de disques optiques entiers. L’application de contraintes sur des disques entiers visait à rechercher des corrélations entre les modifications des paramètres de lecture et les modifications physico-chimiques des différents constituants. La première étape de ce travail a consisté en une sélection des paramètres analogiques pertinents susceptibles d’être corrélés  aux propriétés fonctionnelles des différents constituants. Dans cette optique, la réflectivité, qui correspond à l’intensité du signal réfléchi lors de la lecture et le jitter, qui caractérise les longueurs des pits et des lands ont été retenus. Ainsi, les diminutions d’indice de réfraction n des dyes et le jaunissement de la couche optique des Blu-ray ont pu être corrélés à des variations de réflectivité. Les déformations des pits et des lands ont, quant à elles, été mises en relation avec des augmentations du jitter. L’application des trois contraintes s’est traduite par l’augmentation des taux d’erreurs numériques, et parfois, par une perte totale de
l’information stockée. [..]

Notre conclusion

Ce document que nous avons plus que survolé (nous rappelons que nous n’avons pas les compétences scientifiques pour l’exploiter dans son intégralité) est une mine d’informations et une base de travail inouïe sur ce sujet qui nous taraude depuis tant d’années.

Sans surprise la chimie complexe, les multiples composés  (de bonne ou mauvaise qualité ?) et leur assemblage: les constituants d’un disque,  peuvent apparaître comme fragiles face au temps et aux agressions extérieures (lumière, humidité, chaleur etc..)

 

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Bluraydefectueux (Xavier L.)

Passionné de cinéma, home-cinema, et amoureux du support physique de la belle image et du beau son, depuis de nombreuses années, C'est naturellement avec passion et conviction qu'il s'est lancé dans ce projet. Bluraydefectueux.com (BRDEF)

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