Co zniesie nośnik

Producenci nośników CD i DVD szacują żywotność płyt na 70 do 100 lat. Gdyby te deklaracje były zgodne z prawdą, dane bez trudu przeżyłyby swych twórców, a problem trwałości krążka i bezpieczeństwa jego zawartości w ogóle by nie istniał. Dlaczego jest inaczej?

Producenci nośników CD i DVD szacują żywotność płyt na 70 do 100 lat. Gdyby te deklaracje były zgodne z prawdą, dane bez trudu przeżyłyby swych twórców, a problem trwałości krążka i bezpieczeństwa jego zawartości w ogóle by nie istniał. Dlaczego jest inaczej?

Odpowiedź nie jest prosta. Po pierwsze, wątpliwości budzą metody określenia tak wyjątkowej trwałości nośników. Technologia CD ma dopiero 20 lat, a DVD niecałe 10, toteż szafowanie kilkakrotnie wyższymi liczbami wydaje się nie na miejscu. Nikt przecież nie potrafi z całą pewnością tego stwierdzić, a doświadczenie życiowe wskazuje, że już po dwóch latach na zapisanych krążkach mogą się pojawić poważne błędy odczytu, uniemożliwiające odzyskanie danych. Inna sprawa, że za 70 lat mało kto będzie miał napęd pozwalający na odtworzenie CD czy DVD (słyszałeś o dyskietkach 8-calowych?).

Ponieważ nie jest możliwe przeprowadzenie rzeczywistych testów trwałości, efekt starzenia trzeba symulować. Wystarczy poddać nośnik działaniu odpowiednio wysokiej temperatury i wilgotności, żeby przyspieszyć procesy fizykochemiczne w warstwach krążka, ujawniając faktyczne oblicze technologii. Przeliczając stosunek ekstremalnej temperatury i wilgotności do typowych warunków przechowywania oraz uwzględniając czas starzenia, można wyliczyć orientacyjną żywotność płyty w zwykłym środowisku. Wciąż jednak są to szacunki oparte na symulacji.

Identyczne, a jednak inne

Błędów PI tuż po nagraniu może być niewiele, jak w nośniku Axe +R 4x, ale po teście starzenia rosną w zastraszającym tempie. Z kolei Emtec +R 4x zapisany z prędkością 8x ma początkowo więcej błędów PI niż Axe, ale po wygrzewaniu zachowuje się tylko nieznacznie gorzej.

Błędów PI tuż po nagraniu może być niewiele, jak w nośniku Axe +R 4x, ale po teście starzenia rosną w zastraszającym tempie. Z kolei Emtec +R 4x zapisany z prędkością 8x ma początkowo więcej błędów PI niż Axe, ale po wygrzewaniu zachowuje się tylko nieznacznie gorzej.

Drugą kwestią jest wyjątkowa niejednorodność produktów. Krążki różnych producentów wytwarzane są w tej samej technologii, często z tych samych surowców, czasem nawet na tej samej linii produkcyjnej, a mimo to ich jakość jest bardzo odmienna. Właśnie: jakość. W tym miejscu dotykamy sedna sprawy. To, że nośniki marki X i Y pochodzą z tej samej fabryki i są wykonane w tej samej technologii (chodzi zwłaszcza o typ warstw rejestrujących i lustrzanych oraz użyte żywice), nie gwarantuje identycznej jakości finalnego produktu. Wyroby znanych marek przechodzą bardzo skrupulatną kontrolę parametrów, a cały proces produkcyjny potwierdzany jest odpowiednimi certyfikatami jakości, np. ISO.

Niestety, zdarza się, że nieuczciwe firmy wprowadzają na rynek niepełnowartościowe dyski uznanych marek. Co więcej, identyfikator producenta zaszyty w płytach CD-R w postaci tzw. informacji ATIP jest często fałszowany bądź po prostu nieaktualizowany po zmianie właściciela linii produkcyjnej. Ze względu na takie praktyki od roku 2000 zaniechano stosowania norm dotyczących kodu producenta umieszczanego w ATIP. Dlatego dziś należy z dużą rezerwą podchodzić do tego, co pojawia się w oknach informacji o krążku z programów nagrywających bądź innych narzędzi do obsługi CD/DVD. Owe dane mogą się przydać jedynie do odróżnienia partii nośników tej samej marki, a wyprodukowanych w różnych fabrykach.

Nieco lepiej sytuacja wygląda w zapisywalnym DVD. Tu kod producenta nadal funkcjonuje i z naszych testów wynika, że jest zgodny ze stanem faktycznym. Pojawiają się jednak pierwsze sygnały o podróbkach, więc z czasem również w DVD dane o producencie mogą być bezwartościowe.

Garść informacji

Zanim przejdziemy do meritum, a mianowicie ustalenia, które płyty DVD±R zapewnią najwyższe bezpieczeństwo danych, warto poświęcić chwilę na poznanie podstaw technologii zapisywalnego DVD. Bez tej wiedzy zrozumienie metodologii testu może być problematyczne.

Zarówno krążki CD, jak i DVD powstają w podobnym procesie technologicznym. Na szklaną matrycę zawierającą obraz nośnika, czyli spiralną ścieżkę z informacjami adresowymi (patrz ramka "Rowki, fale i formaty"), natryskiwane jest podłoże z poliwęglanu. Następnie na uzyskany w ten sposób przezroczysty "fundament" dysku nakładane są warstwy barwnika organicznego: podczas gdy krążek się obraca, na jego powierzchnię wylewane są dwie mieszanki odpowiedzialne za rejestrowanie świetlnego sygnału lasera oraz jego odbicie, a także mieszanka ochronna warstwy rejestrującej. Na barwniki organiczne nanosi się żywicę, a następnie umieszcza nadruk.

Choć warstwy powinny być równomiernie rozłożone na całej powierzchni płyty, w praktyce niezwykle trudno uzyskać stałą grubość barwnika - m.in. z tego powodu każdy krążek będzie miał minimalnie odmienną charakterystykę, a drobiazgowa kontrola jakości jest bardzo ważna.

Na kłopoty kalibracje...

Jak nagrywarki radzą sobie z taką różnorodnością nośników? Korzystają zazwyczaj z trzech mechanizmów weryfikacji płyt i strategii zapisu. Pierwszy to baza danych o mediach, tworzona na podstawie testów przeprowadzanych w laboratoriach producentów sprzętu i umieszczana w oprogramowaniu wewnętrznym (firmware) nagrywarki. Po włożeniu płyty napęd rozpoznaje typ nośnika i sprawdza w swej bazie, jaka moc lasera oraz strategia zapisu zapewni najlepszą jakość nagrania.

Następnie wykorzystuje się drugą metodę, zwaną Optimum Power Calibration (OPC): głowica optyczna kierowana jest nad obszar testowy nośnika (Power Calibration Area, PCA), na którym napęd zapisuje kilka sektorów, stale zwiększając moc lasera. Podczas odczytu próbnych danych mierzona jest jakość sygnału i na jej podstawie urządzenie wybiera najlepszą wartość mocy. W trakcie operacji OPC napęd pobiera też z płyty informacje o strategii zapisu, umieszczone tam przez producenta krążka, przy czym w przypadku DVD+R są to wyjątkowo szczegółowe instrukcje. Jest to szczególnie ważne, gdy firmware nagrywarki nie ma danego typu płyty w swej bazie.

Te dwa mechanizmy wystarczyłyby, gdyby nie wspomniane wcześniej niedoskonałości nośnika, wynikające z procesu technologicznego. Cechy fizyczne czystej płyty mają bowiem olbrzymi wpływ na proces zapisu w nagrywarce. Każda zmiana grubości warstwy czy kołysanie się krążka w wyniku nierównomiernego rozłożenia warstw powoduje istotne problemy podczas wypalania - prowadzenie lasera po ścieżce jest wówczas utrudnione, a w dodatku napęd musi korygować moc wiązki w celu kompensacji różnic w czułości barwnika rejestrującego. Z tego względu dobre nagrywarki stosują trzecią, dynamiczną technikę ciągłej kalibracji mocy (Running OPC), aby na bieżąco dostosować szybkość zapisu i moc lasera do jakości płyty.

...albo korekcje

Nagrywarka pomyślnie wykonała zadanie i masz już krążek pełen ważnych danych. Z czasem jednak na płytce pojawią się rysy, a warstwy zaczną się starzeć. To może wpłynąć na odczyt informacji - pojawią się błędy. Na szczęście wbudowane mechanizmy korekcji powinny dać sobie z nimi radę, jeśli nie będą to błędy krytyczne.

W przypadku DVD dane umieszczane są w blokach korekcji (ECC) zawierających 33 024 bajty informacji użytkownika (w postaci niejawnej, zakodowanej według znormalizowanego klucza) oraz 4832 bajty korekcji. Blok formowany jest w ten sposób, że do informacji użytkownika ułożonych w tablicy liczącej 172 kolumny i 192 wiersze dodawanych jest 16 wierszy kodu wewnętrznej parzystości (Parity Inner, PI), a do tak uzyskanego zestawu dołącza się kolejne 10 kolumn kodu zewnętrznej parzystości (Parity Outer, PO). Następnie wiersze PO są wplatane w blok ECC: co 12 wierszy danych wstawiany jest kolejny wiersz PO. W efekcie powstaje 16 tzw. ramek zapisu, zawierających po 2366 bajtów (13 wierszy po 182 bajty).

Dlaczego piszemy o tych zawiłościach kodowania? Ponieważ detekcja błędów PI i PO jest najprostszą metodą pomiaru jakości nośników. Wykorzystując zestaw narzędzi PlexTools dołączony do nagrywarki Plextor PX-712A, można sprawdzić szybkość zapisu na nośniku, a później zmierzyć liczbę błędów PI i PO, które pojawiają się podczas odczytu (podobne opcje diagnostyczne oferują programy KProbe i Nero CD-DVD Speed 3.0, lecz narzędzie Plextora, jako oficjalny produkt uznanej firmy, wzbudza większe zaufanie).

O ile błędy PI są zupełnie naturalne i mogą być skorygowane dzięki obecności kodu PO, to błędy PO są już poważniejszą sprawą, kończącą się zwykle utratą porcji informacji. Oczywiście, liczba błędów PI musi być możliwa do zaakceptowania, bo ich nadmiar w przyszłości może doprowadzić do pojawienia się błędów PO.


Zobacz również