Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Хранение данных на CD- и DVD-дисках: на наш век хватит?

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Хранение данных на CD- и DVD-дисках: на наш век хватит?


Виктор Устинов, эксперт

Во всех странах мира, где используется вещательное, библиотечное и архивное оборудование, большое внимание уделяется проблеме сохранности аудиовизуальных материалов, записанных на различных носителях информации. Особенно остро в последнее время стоит вопрос о долговечности таких новейших, но уже получивших широкое распространение носителей, как оптические (лазерные) диски CD и DVD

Важна каждая мелочь

Рост объема использования дисковых носителей в теле- и радиовещании и потребность в оперативном доступе к аудиовизуальным материалам ставят перед производителями вопрос о способах хранения информации на цифровых носителях. В то же время необходимо знать, как долго и с какой степенью надежности можно использовать эту информацию, основываясь на объективных данных о гарантийных сроках хранения различных носителей, порой находящихся в течение длительного времени в условиях, которые не всегда соответствуют климатическим и санитарно-гигиеническим нормам.

Для понимания причин и механизмов ухудшения качества дисков и предотвращения потери информации целесообразно рассмотреть следующие вопросы: строение и состав CD- и DVD-дисков, прогнозируемый срок службы дисков, факторы, оказывающие влияние на оптические диски.

Современное развитие вещательных технологий, вычислительной техники, электронной аппаратуры характеризуется высокими требованиями ко всем параметрам качества дисков, включая надежность, готовность к работе, объем информации, удобство обслуживания и др. Следует отметить, что значительное усложнение аппаратуры связано с проблемой миниатюризации, которая предполагает выполнение функций устройствами небольших размеров и с меньшими энергозатратами. В то же время возрастают требования к надежности и безотказности дисков, поскольку сбой при воспроизведении может повлечь за собой сбой вещательного процесса.

Составной частью комплексных систем по управлению качеством промышленной продукции являются программы усовершенствования элементов, базирующиеся на анализе информации об отказах, детальном изучении их причин. Подобного рода программы помогают акцентировать внимание на поиске механизмов и физико-химических процессов, породивших отказ, что позволит проводить мероприятия по повышению надежности составляющих элементов и узлов изделий электронной техники.

Понятно, что чем сложнее изделие, тем большей детализации требует программа и тем труднее обеспечить надежность и учесть всевозможные внештатные ситуации.

Срок службы диска

Слои, в состав которых входит органический краситель (диски R) или фазоинверсные вещества (диски RW), содержат данные, и поток света при прохождении через информационный слой либо пропускается, либо блокируется. Отражение пучка света от красителя, металлической пленки или от "питов" (прессованных точек на дисках ROM) преобразуется в нули и единицы во время чтения диска лазером.

Многие факторы определяют срок службы оптических дисков (некоторые из них зависят от пользователя, другие не поддаются контролю и управлению, так как обусловлены естественными причинами):

  • тип диска;
  • качество изготовления;
  • условия хранения диска перед записью информации;
  • условия обращения и меры профилактики;
  • окружающие условия.

В каждом из трех основных типов дисков - ROM, R и RW (RAM) — для создания информационного слоя используются: алюминий, органический краситель или пленка из фазоинверсного материала. Разрушение этих материалов является основной причиной порчи диска.

Условия окружающей среды гораздо быстрее приводят к разрушению именно информационного слоя диска, нежели прозрачной поликарбонатной подложки, на которой в настоящее время изготавливаются почти все оптические диски. Поликарбонатная подложка может разрушаться главным образом из-за небрежного обращения с диском, ведущего к ее физическому повреждению. Если длительное время диск держать не вертикально, а под углом или под каким-либо грузом, то его поверхность может искривиться. Но поскольку уже при разрушении информационного слоя диск становится непригодным для использования, то и в оценках долговечности и сохраняемости дисков относительная скорость разрушения поликарбонатного слоя не учитывается.

Какова продолжительность срока службы диска?

Для большинства пользователей понятие "срок службы диска" означает время, в течение которого диск находится в состоянии, пригодном для работы. Однако в это время накапливаются факторы, приводящие к деструкции (необратимой порче) материалов, из которых состоит диск. Какой тип деструкции и какая ее степень являются допустимыми? Что касается CD- и DVD-дисков, то пользователь не замечает деструкцию на ранней стадии ее возникновения, так как система коррекции ошибок, встроенная в оборудование, позволяет исправлять часть этих ошибок (отказов), возникающих из-за химического или физического разрушения компонентов диска. Пользователь обращает внимание на возникшую проблему только в тот момент, когда эффективность коррекции оказывается недостаточной для того, чтобы исправлять все возникающие ошибки.

Один из способов определения срока службы диска основывается на подсчете количества ошибок и оценке механизма их исправления. С повышением этого количества возрастает опасность деструкции, но определить то количество, которое безусловно вызовет проблемы при использовании диска, оказывается сложно, так как это зависит от объема исправленных ошибок, а также от их распределения внутри массива записанных данных. Изготовители дисков используют эту информацию для определения долговечности носителей информации.

Оценку долговечности проводят на базе ускоренных моделей старения образцов (повышенная температура, высокая влажность, облучение и т.п.), позволяющих прогнозировать срок службы какого-либо материала или композиции в обычных условиях эксплуатации. Анализ данных, полученных при ускоренном старении дисков, показывает, что информация на CD-R-дисках может храниться до 217 лет. При оценке действия лишь одного фактора можно утверждать, что 95% дисков CD-R могут сохраняться в течение 12 тысяч лет и даже дольше!

Теория и практика зачастую расходятся

Некоторые фирмы-изготовители, проводящие подобные испытания, заявляют, что при соблюдении рекомендуемых условий хранения диски типа CD-R, DVD-R и DVD+R имеют "срок жизни" от 100 до 200 лет и более, диски типа CD-RW, DVD-RW, DVD+RW и DVD-RAM могут гарантированно эксплуатироваться не менее 25 лет. Сроки, в течение которых CD-диски с однократной записью могут храниться и использоваться, варьируются от 20 до 100 лет. Для дисков DVD-R и DVD+R установлен еще более широкий диапазон: от 20 до 250 лет. Проведенные испытания действительно дают основание утверждать, что красители (фталоцианин и азотные соединения), обладающие повышенной устойчивостью к разрушающему действию солнечных лучей и ионизирующего излучения, должны сохранять свои свойства в течение 100 лет и более.

Изготовители CD-R предлагают такие данные о предельном сроке годности дисков: "100-years archival life" (100-летний срок архивирования), "guaranteed archival lifespan of more than 100 years" (гарантированная продолжительность архивного хранения более 100 лет) или "one million read cycles" (один миллион циклов чтения). Однако исследования голландского компьютерного журнала PC Active показали, что некоторые диски CD-R перестают читаться уже через два года. В испытательной лаборатории журнала в 2001 г. была записана тестовая информация на дисках CD-R тридцати компаний-изготовителей, а затем в августе 2003 г. проверена читаемость этих дисков. Примерно у 10% дисков возникли проблемы из-за старения (т.е. выцветшего красящего слоя), но при этом неизвестно, в каких условиях хранили диски.

Аналогичные результаты получены компанией Vogon International, которая занимается восстановлением данных с дисков CD-R: ошибки, связанные с деструкцией красящего слоя, отмечались в том числе на дисках, находящихся в использовании всего лишь полгода. Таким образом, приходится констатировать, что заявления изготовителей о сроке хранения в 100 лет на практике не подтверждаются.

На сохранности дисков CD-R отрицательно сказываются: прямой солнечный свет, влажность и повреждение поверхности (царапины), поэтому сразу после использования их необходимо убирать в непрозрачный пакет или коробку.

На пустую болванку диска изготовителем записан код, помогающий устройству записи компакт-дисков выбрать наилучшую стратегию записи. Если код не распознается встроенным ПО (прошивкой) устройства записи, лучше вообще не пользоваться дисками данной модели.

Периодическая проверка считываемости данных и поддержание рекомендуемых условий эксплуатации (температуры, влажности и т.п.) позволят увеличить срок хранения уже записанных дисков, избежать старения органического вещества в информационном пите и в результате сохранить диск CD-R в течение 100 лет.

Крупнейший в мире изготовитель CD-R, компания Imation, утверждает, что оптические носители имеют срок хранения от 30 до 200 лет (в зависимости от условий хранения и эксплуатации), однако рекомендует перезаписывать важную информацию на DVD-диск. Компания TDK сократила заявленный срок хранения DVD до 70 (срок хранения CD-R ранее декларировался компанией как 100 лет), объясняя свой шаг отсутствием опыта в производстве и тестировании этой относительно новой технологии.

Диски CD-R, DVD-R, DVD+R

Большинство испытаний по оценке долговечности оптических дисков проводилось на образцах записываемых дисков (CD-R, DVD-R, DVD+R). Такие испытания, как правило, проводятся изготовителем, и в зависимости от используемого металла и типа красителя дискам присваивается определенная категория. В указанных дисках для изготовления отражающего слоя применяется золото, серебро или сплав серебра, а не алюминий, как в ROM-дисках. Золото не поддается коррозии, но это слишком дорогой материал. Серебро обладает большей отражательной способностью, чем золото, но подвержено коррозии при действии диоксида серы, проникающего с влагой из окружающей среды в диск. Чтобы минимизировать коррозию серебра, изготовители пытаются совершенствовать состав сплава. Было замечено, что скорость коррозионного поражения серебра диоксидом серы ниже скорости окисления алюминия, вызванного действием высокой влажности. Хранение дисков в чистой атмосфере может свести к минимуму или полностью исключить действие диоксида серы. При хранении в оптимальных условиях эти диски могут пережить ту технологию, по которой они были изготовлены.

На R-диски наносится слой органического красителя, на который в дальнейшем и записывается информация. Так как эти диски предназначены лишь для однократной записи, то при воспроизведении они не повреждаются CD- и DVD-приводами. Органические красители подвергаются естественной деструкции, но этот процесс протекает с относительно невысокой скоростью. Процесс деструкции ускоряется с повышением температуры и относительной влажности воздуха. Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей также может привести к разложению красителя и невозможности считывания данных.

Кроме того, ускоренное разложение красителя может быть вызвано воздействием солнечного света или нахождением вблизи источников тепла. Изготовители утверждают, что срок хранения дисков CD-R и DVD-R перед записью равен 5-10 годам, однако на упаковках с такими дисками гарантийный срок хранения не указывается; отчеты по экспериментальным исследованиям отсутствуют, и нет возможности проверить правильность и объективность заявлений изготовителей. Целесообразно приобретать новые диски только в случае необходимости, а не закупать большие партии и хранить стопки дисков до того времени, когда они могут пригодиться для записи.

Диски CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM

Не все записываемые диски одинаковы. В перезаписываемых компакт-дисках (CD-RW) для записи данных используют металлические фазоинверсные материалы, а не светочувствительную краску, как в CD-R-дисках, поэтому проблемы деструкции и выцветания красящего слоя для них неактуальны.

Диски RW и RAM обычно не испытывают на долговечность и надежность, поэтому нет точных данных о сроке их годности. В перезаписываемых дисках для записи данных используется тонкий слой фазоинверсного металлического сплава, а в качестве отражающего слоя — слой алюминия. Металлический сплав не обладает такой высокой стабильностью, как краситель в R-дисках, — он разрушается гораздо быстрее.

Тепло и ультрафиолетовые лучи — это два основных фактора, которые оказывают сильное влияние на долговечность пленки из фазоинверсного сплава и могут значительно ускорить процесс разрушения информационного слоя, как это происходит с R-дисками. Но на настоящий момент нет четких и точных сведений о влиянии условий хранения на диски RW и RAM.

Данные, записанные на слое фазоинверсного металлического сплава, можно стереть, а затем снова записать (утверждается, что количество циклов перезаписи может достигать 1000 для RW-дисков и 100 тыс. — для RAM-дисков). Однако каждая перезапись влечет за собой сокращение срока последующего хранения диска; носитель, на котором произведена первичная запись, будет храниться дольше, чем тот, который подвергался нескольким последовательным перезаписям. Если за основу принять скорость старения в обычных условиях, то долговечность RW- или RAM-дисков будет ниже, чем R-дисков. Если же учесть возможность многократной перезаписи данных, то срок годности окажется еще меньше.

Срок хранения диска будет изменяться в зависимости от числа перезаписей информации, соответственно меняется и степень надежности хранения информации. Данные, записанные на диски RW и RAM, подвержены искажениям или порче в результате перезаписи. Информация на R-дисках находится в большей безопасности, так как ее нельзя изменить или перезаписать.

Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #4, 2006
Посещений: 157588

  Автор

Виктор Устинов

Виктор Устинов

эксперт

Всего статей:  2

В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций