Les contingences de dématérialisation sont une préoccupation centrale pour l’avenir des processus de productions audiovisuelles. Les images et les sons que nous créons et que nous consultons quotidiennement semblent de plus en plus déconnectés de l’existence tangible d’un support matériel. À l’ère de la convergence numérique, les utilisateurs manipulent une quantité bien moindre de supports physiques que dans un passé encore proche ; photos, musiques et films n’en demeurent pas moins dépendants de supports bien réels. Les caractéristiques de ces supports revêtent une importance de premier ordre pour concevoir des systèmes rapides et fiables, garantissant la préservation de ces productions. Une importance amplifiée par la spectaculaire démultiplication des volumes de production, par l’accumulation irréversible des fonds patrimoniaux et par les multiples reformatages réalisés à partir des programmes existants. L’occasion nous est donnée de passer en revue les technologies de stockage numérique, et leurs stratégies de préservation, sur des supports physiques qui peuvent être fixes ou amovibles. Ils présentent des formats et des connectiques diverses, ils utilisent de la carte mémoire flash, bande ou disque magnétique, disque optique ou magnéto-optique.
Elle est considérée depuis quelques années comme un support physique compact, robuste et performant : la carte mémoire est logiquement devenue la solution dédiée aux applications de tournage. Les constructeurs d’équipements de prises de vues manifestent un intérêt constant pour ses progrès en termes de capacité, d’encombrement, de poids, de rapidité de transfert et de consommation énergétique.
Beaux jeux de cartes mémoires
Utilisant un composant mémoire flash intégré de type EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) inscriptible à haute vitesse, elle conserve les données sans alimentation électrique, et répond à de nombreuses exigences en matière de robustesse aux manipulations intensives et de durée de vie, même si le sujet de la pérennité des supports reste très controversé. Pour le reportage et le tournage, les opérateurs disposent de fonctionnalités pratiques grâce aux équipements qui bénéficient de l’avancée de ces supports :
– possibilité d’enregistrer en boucle sur une durée choisie ;
– d’enregistrer plusieurs secondes de la scène ayant précédé le déclenchement de la prise grâce à la fonction pre-Rec d’enregistrement permanent en boucle sur une mémoire tampon;
– de gérer des métadonnées techniques et éditoriales associées aux clips vidéo;
– transfert de fichier à haut débit, rapide et automatisable;
– protection implicite de chaque prise enregistrée (la cassette autorise/interdit l’effacement sur l’intégralité du support) ;
– enregistrement de durée étendue en agrégeant les volumes de plusieurs cartes chargées sur les appareils équipés de plusieurs lecteurs ;
– enregistrement continu de très longue durée sur un groupe de cartes : remplacement de la carte pleine (éjection/chargement de carte à chaud) pendant l’écriture sur une autre carte ;
– possibilité d’ajuster la cadence des images (frame rate) en prise de vue, pour créer des effets de ralentis/accélérés de haute qualité. On a assisté à une évolution accélérée des performances de ces cartes utilisées pour le son, la photographie, la vidéo et plus récemment le cinéma numérique. Leurs nombreux avantages provoquent l’abandon inexorable des bandes magnétiques pour l’enregistrement des rushes. Seul défaut : leur prix très supérieur à celui des autres supports, notamment celui de la cassette qui a longtemps été une référence pour tous types d’usage. Les deux principales solutions de cartes vidéo professionnelles sont P2 de Panasonic, et SxS de Sony.
P2 le précurseur
Panasonic est à l’origine, depuis 2004, du développement et de la commercialisation à large échelle du support carte P2. Sa conception visait à exploiter le standard physique de la prometteuse carte d’extension informatique au format PCcard, connue sous le nom de PCMCIA avant son rapide abandon, et à valoriser un savoir-faire technologique capitalisé depuis 2000 en association avec Toshiba et Sandisk pour la mise au point de la carte au format SD (Secure Digital) très répandue en photo numérique. Le format P2 s’est rapidement illustré par son exceptionnelle résistance aux vibrations et chocs mécaniques, ainsi qu’aux écarts de température (de – 20° à + 60°). En concurrence avec les cassettes miniaturisées, le P2 s’est révélé comme le support compact capable de répondre aux exigences de la délinéarisation, en supportant les conditions difficiles des pratiques de terrain. La gamme des caméscopes de poing de Panasonic et des autres constructeurs affiliés au format P2 en atteste. La carte a un format équivalent à une carte de crédit (86 x 54 mm) avec une épaisseur de quelques millimètres. Elle agrège 4 cartes SD dans un boitier rigide en plastique dur et métallique, équipé d’un robuste connecteur multibroche.
Son volume logique est formaté au standard FAT32 lisible sur les stations Windows ou Mac équipées de ports USB, FireWire ou eSATA. Une application logicielle téléchargeable gratuitement (P2 Viewer Plus for Windows) permet de visualiser le contenu d’une carte et de visionner les clips. P2 est décliné en capacités de 16, 32 et 64Go, avec des prix TTC de l’ordre 320, 410 et 600 €. Panasonic occupe une place de premier plan sur le marché des supports compacts avec plusieurs centaines de chaines de TV qui utilisent à large échelle le format P2 au quotidien pour le reportage.
Évolution du format SD et nouvelle génération microP2
Avec les progrès de la miniaturisation des composants, la carte microP2 s’annonce avec des dimensions très inférieures, et un coût réduit d’environ 40 % par rapport au P2. Les utilisateurs d’appareil photo numérique reconnaitront au premier coup d’œil le facteur de format de la carte SD, soit 24 x 32 x 2 mm. Le microP2 est très rapide, avec des débits de l’ordre de 2,4Go/ sec en lecture, et 2Go/sec en écriture. Si l’enveloppe plastique de la carte microP2 présente les mêmes dimensions et assure une compatibilité physique avantageuse avec la carte SD, il ne faudrait pas hâtivement en conclure que les deux formats sont interchangeables sans contrepartie. En lecture, la carte microP2 peut être lue dans un lecteur de carte SD avec une vitesse de lecture limitée (environ 11 x moins rapide) due aux caractéristiques du lecteur SD (100 à 200 Mo/sec). Sans contrainte d’urgence, cette utilisation peut donner l’avantage à des solutions économiques. À l’inverse, en tournage, on peut, en cas de nécessité, et dans un mode de fonctionnement dégradé, enregistrer les clips sur une carte SD à défaut de microP2. Il faut alors choisir un niveau de compression élevé, donnant un débit inférieur à 50Mo/Sec, et assumer le risque de surchauffe de la carte, de saccade ou de perte d’image sur l’enregistrement. Le constructeur annonce l’arrivée d’un caméscope microP2 en février 2014 avec des capacités de transmission sans fil pour envoyer les médias vers un support… immatériel cette fois, à découvrir dans notre prochain dossier sur les solutions de stockage pour la production broadcast.
Format SxS
La carte SxS – prononcer « S by S » – est le support qui a vu le jour en 2007 grâce à l’alliance des fabricants Sony et SanDisk autour du standard PCIExpress Card et de son port connecteur à haut débit. Ce format de carte mémoire se propose comme une solution alternative au format Professional Disc (ProDisc) initialement choisi par Sony pour l’enregistrement non linéaire de flux au format XDCam, donnant naissance à la gamme d’équipements XDCamEX; un caméscope au format SxS pèse 2 kg de moins qu’un modèle ProDisc… La carte SxS est la solution concurrente de la carte P2 lancée quelques années auparavant par Panasonic. Elle présente des avancées technologiques aussi remarquables, dans un format plus compact, avec une épaisseur sensiblement supérieure (5 mm contre 3,3 mm), répondant au standard ExpressCard-34 avec des dimensions de 75 x 34 mm. Aujourd’hui, la carte SxS en version pro+ est conçue pour supporter la vitesse de transfert, de l’enregistrement en définition 4K pour le D-cinema ; elle offre une capacité allant jusqu’à 64Go pour un prix de l’ordre de 600 €, et peut même atteindre 128Go. Elle est utilisée avec une large variété de codecs traitant les images de très haute qualité ; elle accroit l’efficacité des processus de production en augmentant les débits mis en jeu, ce qui permet de réduire les temps de transferts. La carte supporte des vitesses de lecture de 1,3Gbps à 1,6 Gbps et une vitesse d’écriture maximum de 1,5 Gbps, supportant la captation vidéo à haute cadence image (HFR) en définition 4K codée en XAVC Intra 4:2:2 60p (avec un débit porté à 600Mbps). Le modèle 128Go autorise des temps d’enregistrement long en définition 4K, soit environ 20 minutes en mode 4K-XAVC Intra 4.2.2 à 60i/sec (600Mbps), et 240 minutes en HD-MPEG2 422 à 30i/s (50Mbps). Les supports carte mémoire sont présents dans les workflows de nombreuses productions en flux, pour le traitement de l’actualité notamment. Leur prix élevé justifie de ne pas les gérer comme des consommables; d’autant qu’en pratique, la carte n’a pas vocation à conserver durablement des contenus, ni à devenir une archive. Il faut considérer ce support comme une extension matérielle de l’équipement de prise de vue : un véritable changement de repère dans la pratique de certains métiers.
Disque optique et laser bleu
Concentré de données numériques sur une galette de 12cm de diamètre par 1,2mm d’épaisseur, en polycarbonate recouvert d’une pellicule d’aluminium ? Les CD & DVD resteront les supports ayant apporté la qualité de reproduction numérique dans les foyers. En apparence très semblable à son ancêtre le Compact Disc audio lancé en 1982, le DVD est un support numérique plébiscité depuis ses débuts en 1995, associé au saut qualitatif du codage MPEG2. Si le CD a révolutionné la reproduction sonore avec une capacité de moins de 700Mo… le DVD a revitalisé l’enregistrement vidéo en définition standard avec ses 4,7Go. Le DVD5 de base a évolué vers le DVD-9 de 8,54 Go (1 couche, 1 face), le DVD-10 de 9,4 Go (1 unique, 2 faces), et le plus rare DVD-18 de 17,08 Go (2 couches, 2 faces). Depuis que l’évolution constante de la qualité en vidéo a conduit vers la définition 1920 x 1080 pixels (Full HD), le format DVD n’est plus à la mesure des enjeux numériques. Et Sony, avec le rayon de son laser bleu, a donné naissance au format du Blu Ray Disc (BRD) ; on oubliera ici l’épopée de son affrontement fratricide avec le format HDVD concurrent, soldé en 2008 par la décision sans appel d’orienter exclusivement l’avenir du support physique vers le BRD. C’est donc ce type de disque qui est à ce jour le support référent universel pour la distribution de contenus vidéo en haute définition.
ProDisc : les avantages de la bande sans les inconvénients
Pour le développement de ses gammes d’équipements professionnels, Sony a pris le parti de faire évoluer la technologie du laser bleu pour créer un support alliant les avantages de haute qualité, de fiabilité garantie et de coût réduit. Une adaptation industrielle stratégique qui n’est pas sans rappeler la déclinaison Betamax grand public/ Betacam professionnel qui a permis l’avènement des caméscopes professionnels au début des années 80, et initié le succès commercial que l’on sait. Le format Professionnal Disc, ou ProDisc (PFD), a été développé à partir de 2003 pour devenir le support numérique à accès aléatoire qui allait remplacer la bande magnétique, mettant un terme à l’hégémonie historique des supports linéaires… et précipitant le déclin des ventes de cassettes. Le ProDisc renferme un disque Blu Ray dans une capsule en plastique équipée d’une ouverture permettant l’accès de têtes d’enregistrement/lecture diamétralement opposées ; pour limiter la consommation électrique, les caméscopes n’utilisent généralement qu’une seule tête. Au repos, la capsule, refermée par des volets mobiles ajustés, est étanche à la poussière.
Le support est peu sensible aux projections d’eau, voire à l’immersion : les matériaux utilisés pour la capsule et le disque peuvent être mouillés et séchés sans dommage ni pour le support ni pour les données. En pratique, le format ProDisc impose une durée minimale de clip de 2 secondes pour limiter le fractionnement du support et maintenir ses performances de temps d’accès ; une restriction connue qui est rarement pénalisante en exploitation normale. La version de base monocouche du ProDisc se présente depuis 2004 dans une capsule de couleur bleu foncé avec une capacité de stockage de 23Go. Le modèle ProDisc rouge à double couche, apparu en 2007, offre une capacité doublée à 50Go. En 2010, le modèle blanc atteint 128Go avec son traitement à 4 couches, mais à la différence de ces prédécesseurs, le modèle 128 est un disque WORM (Write Once Read Many) qui ne supporte pas l’effacement. Depuis 2011, un autre modèle de 100Go à 3 couches apporte une solution de haute capacité à la gamme des supports réinscriptibles qui annoncent une durée de vie garantie dans le temps sur 50 années, supportant jusqu’à 10 000 cycles d’effacement/enregistrement. Pour les infrastructures dédiées à la postproduction, on a besoin de systèmes de stockage à accès très rapide, offrant de grande capacité pour centraliser et mettre à disposition permanente des éléments et programmes de toutes sortes, tout en répondant aux exigences de sécurisation des éléments et d’accès simultanés d’utilisateurs qui veulent tirer bénéfice de cette mutualisation. La carte mémoire n’est alors plus en situation d’avantage.
Disques magnétiques HDD
Le stockage sur disque dur magnétique HDD (Hard Disc Drive) est très largement utilisé sur les équipements informatiques, et sur les équipements numériques de production audio & vidéo. Cette solution de stockage utilise des plateaux tournants constitués d’un matériau neutre (aluminium ou verre) recouverts d’une fine couche ferromagnétique, et assemblés sur un axe motorisé. Le fonctionnement repose sur une rotation régulière à haute vitesse, comprise entre 3 600 et 15 000 tours/min. Un bras mobile déplace la tête magnétique de lecture/ écriture et assure son positionnement instantané vers le secteur alloué aux données. Il existe des HDD internes qui sont généralement fixes mais peuvent aussi être amovibles, enfichables sur un port d’accueil dédié. Le HDD est souvent un bloc mémoire externe mobile conditionné dans un boitier portable qui se connecte à l’unité centrale par un connecteur rapide. Il est caractérisé par sa dimension physique, sa capacité de stockage, et sa rapidité de transfert liée à sa vitesse et sa connectique. Actuellement, les disques sont généralement de 2,5 pouces de diamètre pour les équipements portables, et 3,5 pouces pour le matériel fixe. Les disques de capacité 1To sont nombreux et bon marché ; on trouve des modèles de 2, 3 et 4 To. La connectique externe du moment est l’USB3, alors qu’en interne le serial ATA reste le meilleur compromis prix/performance. Pour un usage professionnel, avec des débits élevés liés aux flux audio/vidéo, on trouve des HDD de hautes performances, fabriqués à base de composants sélectionnés, offrant des clauses de garanties améliorées et des caractéristiques environnementales renforcées.
Serveur pour la fabrication et la diffusion vidéo
Pour le stockage de très grande quantité de données – en présence de très grand nombre de fichiers, ou de fichiers très volumineux – on fait appel à des serveurs de stockage de masse qui agrègent des blocs de disques structurés. Assurant le partage et à la sécurisation des données en environnement collaboratif, les serveurs sont des équipements stratégiques pour les entreprises qui hébergent leur infrastructure technique. Les constructeurs de ces systèmes élaborent des offres qui sont parfois difficiles à décrypter sur le plan technique et commercial. Pour sécuriser les données, la défaillance des disques est contrée par des stratégies diverses.
Avec une préoccupation : garantir la préservation permanente de l’intégralité des médias, quand on sait que chaque disque finira tôt ou tard par s’arrêter soudainement de fonctionner et que sa part de données sera alors perdue. Les parades imaginées pour faire front à cette fatalité se nomment RAID (Redondant Area of Independant Disk), avec un indice chiffré qui précise les modalités utilisées. En répliquant des quantités de données choisies, en les répartissant sur des volumes indépendants, il est possible de maintenir la disponibilité des éléments. Une signalisation avertit l’utilisateur de la neutralisation du disque qui provoque une faille dans le dispositif de sécurisation. Un technicien doit alors intervenir pour remplacer le disque défaillant sans interrompre la marche du système. Les données manquantes sont alors recalculées et stockées sur le disque neuf, rétablissant la sécurisation active des éléments.
Notre dossier « stockage/partage de médias pour la post/production et le broadcast » donne un aperçu des solutions du marché. Les besoins prioritaires varient selon les contextes d’utilisation des serveurs en régie de production, en montage, ou en diffusion. Pour les opérations en temps réel, pour la lecture simple ou ralentie, en unitaire ou en bout à bout, on trouve de nombreux outils, dont ceux des constructeurs Avid, Dalet, EVS, Grass Valley, Omneon, Pinnacle…
Technologie SSD
L’accès instantané aux systèmes d’exploitation et aux applications « métier » est une exigence sur les postes de travail dématérialisés. On a de plus en plus recours à des composants de type SSD (Solid State Drive) ; ces unités mémoires faites de semi-conducteurs à l’état solide présentent des débits supérieurs, pour une consommation moindre et une latence inexistante. Le SSD est à la fois plus silencieux, rapide et solide que le HDD avec ses plateaux en verre et sa motorisation interne. Il est aussi moins encombrant, lourd et consommateur d’énergie que le HDD. Mais son prix est environ 10 fois supérieur, compris entre 80 et 120 € pour une capacité de l’ordre de 120 Go. Phénomène d’usure, le temps de rétention de l’information dans les cellules mémoires peut parfois diminuer après un grand nombre d’utilisations du SSD : de 10 ans à 1 an après plusieurs milliers de cycles d’écriture.
L’archivage représente près de la moitié des coûts de stockage numérique pour une entreprise de média ; c’est un domaine d’activité qui fait appel à des qualités autres de la part des supports de stockage numérique. Le temps de conservation est la préoccupation centrale, même si le principe de migration régulière des archives sur des supports plus « frais » est aujourd’hui communément accepté. Les préoccupations de volumétrie sont amplifiées par l’émergence des formats de haute qualité en HD et UHD. Quel encombrement ? Quel point de vulnérabilité ? Quel prix ? À mettre dans la balance avec les enjeux de pérennisation de nos patrimoines audiovisuels.
O.D.A : l’archivage sur disque optique
Après son utilisation comme support de distribution dans le domaine grand public puis comme support d’enregistrement pour la production professionnelle, le Blu Ray entame une troisième ère industrielle avec la gamme d’équipements et supports d’archivage sur disque optique appelée ODA (Optical Disc Archive).
Un support ODA est un boitier 4 fois plus épais qu’un pro disc, qui renferme un lot de 12 disques Blu Ray qui offre une grande capacité de stockage à un prix de revient de l’ordre de 0,01 €/Go. La gamme se compose d’un ODA effaçable de 12 x 23Go = 300Go (à environ 30 €), de 12 x 50Go = 600Go, et de 12 x 100Go =1,2 To. Un modèle WORM de 12 x 128Go = 1,5To est prévu pour un prix de l’ordre de 200 €. Lancé au NAB2013, le lecteur ODS-D55U est un drive externe qui se connecte en USB3 et apparait sur le bureau de la station de travail comme un volume de stockage banalisé. ODA a pour ambition d’affranchir l’archivage des délais d’accès aux données imposés par les temps de rembobinage et de lecture des supports magnétique linéaires. Plus rapide, mais aussi plus sûr avec un traitement optique du support qui contourne le phénomène connu de démagnétisation progressive des surfaces enregistrées sur des bandes magnétiques au fil du temps et des rembobinages répétés.
Bandes, cassettes et cartouches
Support linéaire d’enregistrement numérique fiable et peu couteux, la bande magnétique montre des points faibles liés à sa constitution physique : son encombrement et son poids ; une grande latence d’accès aux données utiles, imposée par le bobinage du ruban préliminaire à toute opération de lecture/enregistrement ; une fragilité de la rémanence magnétique, soumise à l’épreuve du frottement des spires magnétiques aux conditions et à la durée de conservation; des processus de mise en oeuvre contraints au temps réel ou ne pouvant être accélérés que dans de faibles proportions. Certaines productions utilisent encore des procédures basées sur l’emploi de cassettes, avec des workflows éprouvés qui s’appuient sur des investissements techniques largement amortis, et demeurent rentables parce que résistant à l’impérieuse tendance du moment à « trop vouloir faire plus vite ». Moins de cassettes, plus de cartouches. Avec son format réduit assuré par ses deux spires de ruban magnétique enroulées sur un même axe, la cartouche est devenue le support prédominant du domaine de l’archivage. Avec le format Linear Tape Open notamment : lancé en 2000 à l’initiative d’IBM, HP et Seagate, LTO est un système de conservation numérique à long terme très évolutif puisqu’à raison d’une mise à jour tous les 2 ans, c’est la 6ème génération LTO-6 qui est actuellement déployée. Elle supporte un débit en transfert de 160Mo/sec pour une capacité de 2,5To ; avec un temps d’accès moyen aux données de 75 secondes, sa durée de vie estimée est de 30 ans. Un code de couleur du boitier permet de reconnaitre les supports des différentes générations. Avec une forte amélioration des performances dans le temps (débits de 20 à 160Mo/s, capacités de 100Go à 2,5To), des améliorations notoires sont venues avec LTO-3 et la fonctionnalité WORM qui interdit l’effacement, LTO-4 et le chiffrement de protection des données, LTO-5 et le partitionnement LTFS du support. Pour assurer le portage des archives sur un support pérenne, lisible dans un équipement lecteur maintenu, une compatibilité ascendante en écriture est assurée jusqu’à la génération n-1 et en lecture jusqu’à la génération n-2 (un lecteur LTO-6 lit et écrit sur une cartouche LTO-6, lit et écrit sur un support LTO-5 avec les mêmes performances d’un lecteur LTO-5, peut seulement lire une cartouche LTO-4, et ne peut ni lire ni écrire les cartouches plus anciennes). Le site: http://www.lto.org
Film argentique
La pellicule argentique est un support historique de l’image photo et cinématographique ; provenant d’un processus chimique totalement étranger au monde digital, mais elle pourrait elle aussi être porteuse de masse d’informations numériques. Même si ce choix peut sembler en contradiction avec l’abandon des technologies argentiques par les industries de création cinématographique, le ruban au format 35 mm est encore aujourd’hui considéré comme un potentiel support de données numériques de masse. Avec une capacité ultime théorique conditionnée par la granularité de la surface argentique, chaque grain transparent ou opaque pouvant potentiellement porter les deux états binaires, le film pourrait emmagasiner, sous forme d’une myriade de points noirs et blancs, de très importants volumes de données. Reste à vérifier si cette idée fera son chemin pour redonner vie à un support dont chacun a pu vérifier la durée de préservation en regardant de très vieux films en noir & blanc.
Dans un dernier rapport d’étude sur le Digital Storage for Media and Entertainment, le cabinet Coughlin Associates prévoit pour les cinq ans à venir une augmentation de 250 % des investissements concentrés sur le matériel de stockage ; les rôles actuellement dévolus aux différents types de support dans les différents domaines d’activité se confirmant, avec notamment une baisse de coût et une démocratisation des disques SDD.
La carte SD de haute performance actuelle, dite UHS-1 (Ultra High Speed), est une évolution assurant la compatibilité avec les générations précédentes, les cartes SDSC (Single Capacity, jusqu’à 4Go), SDHC (High Capacity, de 4 à 32Go apparues en 2006) et SDXC (eXtended Capacity, de 32Go à 2To depuis 2009). Elle présente un débit théorique de l’ordre de 10Mo/sec. Elle devrait, à terme, évoluer vers une nouvelle technologie de type UHS2, autorisant des transferts plus rapides grâce à deux rangées de connexion.
Récupération de données sur supports professionnels
Les supports professionnels commercialisés par Sony bénéficient, comme ceux des autres constructeurs, d’une garantie de fiabilité qui engage le fabricant. Au-delà de cette garantie, les utilisateurs des supports Sony peuvent faire appel aux services très spécialisés d’un département technique dédié à la récupération de données sur les supports endommagés. Basée en Belgique, une petite équipe d’expert intervient rapidement sur les supports défaillants dans le but de sauver les médias emprisonnés. Avec des résultats satisfaisant pour les ProDisc, malgré des erreurs de formatage plus pénalisantes. Il est cependant moins rassurant pour les cartes
SxS (plus de 50 %) et pour les disques durs.
