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Les données numériques sont enregistrées sur un support analogique (disque dur, mais aussi CD-ROM ou DVD). Pour permettre un encodage fiable on utilise des méthodes d'enregistrement spécifiques.
Ces méthodes d'enregistrement sont utilisées sur la plupart des supports de stockage, à commencer par les disques durs dans les années 1980. |
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Encodage
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L'enregistrement des données s'effectue sur des pistes circulaires. On essaie de placer le plus de données par centimètre de piste. L'augmentation de la densité (nombre de données par millimètre) se fait au détriment de la taille des îlots magnétiques. Plus les îlots magnétiques deviennent petits, et plus le signal produit est faible. Plus les îlots sont petits, et plus ils sont succeptibles de perdre leur magnétisation. Il y a donc une limite à la petitesse des îlôts.
Enregistrement RLL
 Ces problèmes sont tous résolus avec deux systèmes d'encodage: EFM Eight to fourteen modulation et NRZI Non Return Zero Indication. Ces systèmes d'encodage utilisés simultanément permettent d'obtenir des densités plus élevées.
 Le système EFM est un des nombreux systèmes RLL (Run Length Limited). On indique souvent le nombre minimum et maximum de bits "0" qui peuvent se suivre. la valeur RLL 1,7 est souvent utilisée pour les disques durs (minimum un et maximum sept "0" consécutifs), tandis que le codage des CD utilise un RLL 3,10 (minimum trois et maximum dix "0" qui se suivent).
Il y a 267 combinaisons de bits qui répondent au critère (maximum dix 0 de suite et au minimum deux 0 entre un 1), ce qui est donc suffisant pour encoder les 256 combinaisons de bits de l'octet d'origine. En plus, on ajoute entre chaque code généré 3 bits de liaison qui permettent d'éviter des combinaisons qui ne répondraient plus aux normes: c'est le codage EFM original utilisé avec les CD. EFMPlus permet d'encoder 8 bits en 16 bits au total au lieu de 17 (avec les bits de liaison) en utilisant deux octets consécutifs. C'est ce codage un peu plus efficace qui est utilisé pour les DVD. Le "slicer" qui va transformer le signal analogique en provenance du capteur (photo diode ou tête magnétique) en signal binaire fonctionne mieux si le niveau moyen du signal est situé à 50%, donc avec autant de niveaux hauts que bas. Ce système d'encodage est utilisé pour chaque stockage de données: que ce soit sur des CD ou DVD, mais aussi sur des disques durs et sur des systèmes de sauvegarde à bande magnétique. Il est même utilisé (dans le domaine temporel) pour la transmission de données sur le réseau éthernet cablé. L'image à droite provient d'un lecteur de CD (signal haute fréquence en provenance de l'unité de lecture). La fréquence d'horloge est de 4.31Mhz (232ns), mais la plus haute fréquence qui est enregistrée est 6 fois moindre car un "1" (changement de polarité) est toujours suivi d'au moins deux "0". Une bande passante analogique de 1MHz est donc suffisante pour traiter le signal: l'enregistrement (magnétique ou optique) se fait aussi à cette fréquence plus basse que la fréquence d'horloge. L'image retouchée de l'oscilloscope reprend deux demi-périodes. L'encodage s'effectue par demi-périodes et une demi-période courte peut être suivie par une demi-période plus longue. Le tracé rouge est la demi-période la plus courte, en jaune une demi-période plus longue. Le léger pic est causé par l'amplification qui accentue les fréquences plus élevées. La durée des périodes étant bien définies, une des caractéristiques de l'encodage EFM est que le spectre en fréquence est bien limité entre deux valeurs (voir troisième graphique): pas de fréquences trop basses (1/20 de la fréquence d'horloge) et pas de fréquences trop élevées (1/6 de la fréquence d'horloge). Tout signal en dehors de cette bande peut être rejeté: c'est du bruit. Cela permet aux circuits d'asservissement (suivi de piste) de fonctionner de manière plus efficace. |
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