Mě řenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Národníknihovně Č R
Albertina icome Praha s.r.o. zá ří2000
Mě řenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Národníknihovně Č R autor: ing. Stanislav Psohlavec.
Zadá ní: Provést podrobnou kontrolu a testy CD-R s tě mito cíly: 1. Prově řit aktuá lnístav digitá lního archivu a s ohledem na potřeby statistické kontroly dat. 2. Připravit výsledky mě řenív poč ítač ově zpracovatelnéformě . Tato zprá va je řeš ením úkolu plynoucího ze smlouvy o spoluprá ci při řeš ení programového projektu výzkumu a vývoje „Optimalizace archivace a zpřístupně ní dat“, č lá nku II/2, z č ervna 2000. Do prá ce byly zahrnuty veš kerédisky vyrobené v obdobíč tyř let od srpna 1996 a urč enépro archivaci, tedy od každého titulu dvě š arže. V době zahá jeníprojektu byly provedeny srovná vacízkouš ky dostupných medií v kombinaci s různými mechanikami. Byly vybrá ny disky KODAK v kombinaci s mechanikami Yamaha, v souč asnosti CD-RW Yamaha CRW 4416S. Tato kombinace se využívá doposud. Disky jsou kupová ny zá sadně ve vě tš ích dá vká ch z jednéš arže v množstvína cca 6 mě síců. Při každém přechodu na novou š arži jsou prová dě ny testy nejméně 10 disků pro ově řeníkvality. Tento postup se ná m velmi osvě dč il, protože v jednom případě ná m odhalil š arži výrazně horš í, která se po reklamaci a bližš ím zkoumá níuká zala nezná mého původu a výrobce. Disky se kupují bez potisku a potiskujíse stejně jako bě žně lisovanéCD disky. Popis se prová dí lihovými fixy na bílý potisk. Disky se vyrá bě jíve třech sadá ch, dvě se archivujív NKČ R na oddě lených místech, třetíse používá ve studovně . Disky byly skladová ny v jewel boxech v lepenkových krabicích po 25 kusech v bě žném kancelá řském prostředí, teplota nepřekrač uje 24 stupň ů Celsia a vlhkost nepřekrač uje cca 60%. Archivnídisky nebyly (nemě ly být) nijak používá ny, než pro případnégenerová nínových provozních kopií. Kopie se po vytvořenízmě ří, a je-li bezvadná , zůstá vá v archivu ‚originá l‘je poskytnut k používá ní.
Použ ité měř icí zař ízení Pro rutinnímě řeníkvality zá znamu se v NKČ R používá od poč á tku sledová níkvality mě řicípřístroj MCD-4. Tento mě řicípřístroj analyzuje v single-speed modu analogovéi digitá lnívlastnosti CD disků. Zařízenídovoluje plný disk změ řit za cca 60 minut (v reá lném č ase audio přehrá vá ní) Kapacita s rezervou dostač uje pro podrobná mě řenídisků urč ených pro archiv. Mě řicípřístroj dovoluje nastavení citlivosti mě ření, která byla zvě tš ena snížením proudu laserovou diodou tak, aby byla zachycena i malá odchylka od optima. Veš kerédisky, kteréjevípříznaky loká lních vad (resp. zhorš eníparametrů vůč i normá lu) jsou vyřazová ny a znovu vypá leny na
novémedium. Tímto mě řením bylo zachyceno zhorš ová nízá znamových vlastností CD-R writeru po cca jednoroč ním provozu. Podrobně jš íinformace o množstvívyřazovaných je uvedeno v příloze č íslo 3. Protože zařízenídovoluje i kontrolu analogových vlastnostízá znamu, je používá no při výbě ru vhodných medií, jednotek a optimalizaci zá znamovérychlosti. Zde je sledová n a optimalizová n předevš ím dosažitelný HF signá l, jeho symetrie a amplitudy I3-I11, Tracking a Focus servo siná ly a samozřejmě i digitá lnívlastnosti (BLER, burst,… E32). Pro rozsá hlémě ření, kteréje předmě tem řeš enítohoto úkolu, byl použit rychlý provoznímě řič kvality CD š výcarskéfirmy ADIVAN typ QC-CDD40.Tento mě řicí přístroj je urč en pro kontrolu kvality CD při jejich hromadnévýrobě lisová ním. Dovoluje mě řenídigitá lních vlastnostíCD až 40ti ná sobně vyš š írychlostí. Nemá možnost mě řeníanalogových vlastností. Protože rychlost mě řeníje nastavitelná , byla sledová na zá vislost namě řených hodnot na rychlosti mě ření. Lze konstatovat, že při vyš š ích rychlostech mě řeníjsou výsledky dle oč eká vá nístejnénebo horš ínež při nižš ích rychlostech. To platípředevš ím o výsledcích CD s vadami ovlivň ujícími sledová nístopy a tedy č innost servomechanismů. Tyto vady ale nejsou pro kvalitní výrobu CD-R typické. Proto byla mě řeníprovedena výhradně nejvyš š í 40ti ná sobnou rychlostí.
Volba sledovaných hodnot Tester dovoluje zobrazit a kontrolovat identifikač nídata uložená na disku (TOCTable of contens, CD-Info, Q-Subcode) a monitorovat č innost signá lového procesoru rekonstruujícího původnídata ze zaznamenaného digitá lního stremu. Z naš eho hlediska jsou zajímavéjen tyto druhéinformace, protože ty se prá vě mě ní v č ase s poš kozeními a degradacímedia. V podstatě jde o příznaky úspě š nosti rekonstrukce dat při analýze Reed –Solomonova kódu. Veš kerétyto informace jsou zapisová ny do textového souboru s výsledky mě ření. Pro rutinnívyhodnocenístavu disku byla vytvořena v Excelu jednoduchá tabulka dovolujícíimport tě chto dat a zá roveň zajiš ťujícízá kladníautomatizovanévyhodnocení, zda je disk v dobrém stavu. Hodnot, kteréjsou při mě řeník dispozici, je mnoho. Představujírůznou projekci jednotlivých vad do procesu rekonstrukce signá lu.
Kritéria hodnocení Zá kladnívyhodnoceníbylo provedeno podle tě chto dvou zá kladních kriterií: 1. Disk nesmíobsahovat chyby typu E32 a E42 - při nalezenítéto chyby je indiková n vadný disk, doporuč uje se disk prohlédnout v ostrém boč ním svě tle, nalezené neč istoty odstranit, případně mě řeníopakovat –velmi pravdě podobně je na disku hrubš íneč istota nebo poš kození U ně kolika disků byla konstatová na blíže neurč ená chyba (odchylka?) při zavření disku, projevujícíse tak, že při ukonč enítestu byla indiková na chyba E32 a E42, avš ak bez odpovídajících chyb nižš ího stupně . Tyto disky byly prově řeny na testeru MCD-4 a chyba nebyla nalezena. Zřejmý rozpor v namě řených hodnotá ch a plná funkč nost disku ná s vedli k ignorová nítéto indikace. 2. š pič kový BLER nesmípřesá hnout hodnotu 150. Tato hodnota vyjadřuje poč et veš kerých příznaků o indikaci poš kozených datových bloků v prvním stupni. Při nízké úrovni je prakticky vylouč en vznik chyb vyš š ích stupň ů. Splně nítě chto přísně zvolených kriteriích a souč asná technická úrovni CD-ROM jednotek spolehlivě zajiš ťujíč itelnost kontrolovaných disků. Pro jemně jš íautomatizovanérozliš eníkvality disku byla v Excelu vytvořena vyhodnocovacítabulka, hodnotícívlastnosti disku vzhledem k obvyklým limitům sledovaným ve výrobě lisovaných disků. Tabulka Excellu indikuje tyto stavy: vadný disk –při indikaci jakékoli chyby E32 a E42. Disky s tě mito chybami nemusí být č itelné NE pro archiv –BLERmax>150 -disk je spolehlivě č itelný, lze jej spolehlivě používat, nenívš ak vhodný k dlouhodobéarchivaci … slabší–BLERmax >80 - v průmě ru horš í, ale akceptovatelný disk protože je v reá lných podmínká ch velmi nepravdě podobný disk s extrémně nízkými hodnotami BLER je indiková n i tento výsledek komentá řem „opravdu ?“ O.K. znač íakceptovatelnédisky, při č emž ná sledujícívykřič níky přibývajís kvalitou. zvý šený BLER je indiková n při nenalezenívýznamných peaků, malém pomě ru mezi průmě rnou a středníhodnotou a překroč eníprůmě rnéhodnoty BLER nad 15. Zvýš enítohoto charakteru bylo pozorová no cca pro cca roce intenzivního provozu v případě jednévypalovacíjednotky. I pro disky vyhodnocenéjako dobréje indiková n významný loká lnívrcholek –peak. V sousedním sloupci je nad výš e uvedenéhodnocenídoplně na jemně jš íinformace. BLER peak znač ícíš pič kovou hodnotu více než 10x (! 20x) vyš š í než střední hodnota. Příč inou bývá obvykle prach nebo ně kdy nevýznamná loká lnízá vada, disk může být souč asně O.K. E22, E12, E31 jsou překroč eny kontrolníhranice pro archiv, disk je vš ak nyní spolehlivě č itelný. Tyto disky se posílajído studovny k bě žnému použití.
Ú pravy SW Mě řicísystém CDD je urč en, jak již bylo řeč eno, pro hromadnou výrobu CD disků. Tomu je přizpůsoben i rozsah a způsob poskytová nívýsledků mě ření. Pro požitípro tento specifický úkol byl laskavostífirmy akceptová n požadavek doplnit alternativnívýstup výsledků mě řenído formy textového souboru importovatelného do programu Microsoft Excel. Způsob uloženítě chto dat je uveden dá le.
Popis polív textovém exportu výsledků a jejich přiřazenív Excelu: pole
parametr
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AA AB AC AD AE AF AG AH AI AJ AK AL AM AN AO AP AQ AR AS
operá tor uvá dě n pracovník, který prová dě l mě ření zá kazník v tomto pří padě vž dy NKČ R matrix number uvá dě n počá tek sériového čí sla disku, umož ňuje identifikaci šarž e number of CD uvá dě no čí slo zapisovacíjednotky CD-writeru line number nevyuž í vá no note ná zev zapsaných dat Mess. number identifiká tor souboru s výsledky mě ření 0 E11 identifiká tor parametru jemuž pří slušíná sledují cíhodnoty průmě r průmě rná hodnota za celý mě řený disk max maximá lníhodnota jí ž bylo dosaž eno čas čas ve kterém bylo dosaž eno maximá lníhodnoty 1 E21 identifiká tor parametru jemuž pří slušíná sledují cíhodnoty průmě r … … … . max čas 2 E31 průmě r max čas 3 BLER průmě r max čas 4 C1 BEAL průmě r max čas 5 E12 průmě r max čas 6 E22 průmě r max čas 7 E32 průmě r max čas 8 E42 průmě r max čas automatické vyhodnocenípouž itelnosti disku automatický jemně jšíkomentá ř
Výsledky měř ení Mě řeníprobě hlo ve dvou kolech
1.mě ření Bylo promě řeno všech 825 disků. Výsledky mě řeníjsou v příloze 1 . Disky označené jako vadné byly individuá lně prově řeny v čistém prostředímasteringu výroby CD v Gramofonových zá vodech Lodě nice a.s. s využ itím mikroskopu, stereomikroskopu a dalších zařízenímasteringu..
2.mě ření Disky vyhodnocené v prvním mě řeníjako vadné byly po prohlédnutía odstraně ní potenciá lních příčin nepouž itelnosti znovu změ řeny a podle výsledků buď vrá ceny do archivu nebo zkopírová ny na nová media. Výsledky mě řeníjsou uvedeny v příloze 2.
Disky vyhodnocené jako vadné, které byly po prově řeníponechány disk 910240511835 Ná lez: hrubá nečistota kruhového tvaru – kapka má lo rozpustná v demineralizované vodě , zbytek rozpustný v propylakoholu nečistota úspě šně odstraně na Opatření: disk změ řen znovu, použ itelný disk 910641615093 Ná lez: mimořá dně dobrý disk. drobný prach, nevýznamný čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku. Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření. disk 817340511710 Ná lez: dobrý disk. drobný prach, nevýznamný čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku (dá le jen chyba uzavření). Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření.
disk 818040524461 Ná lez: průmě rný disk bě ž ný prach, více velmi jemného prachu, po ofouknutídusíkem drobný prach zůstal jediný významný lpě jícíbod na konci zá znamu stereomikroskop: při bočním osvě tleníškrá ba na konci zá znamu na vě tšině plochy mimořá dně jemné škrá by stejného smě ru, které byly při vizuelníkontrole hodnoceny jako velmi jemný prach viz shrnutía zá vě r. tyto škrá by neovlivňujíčitelnost disku ž á dná nalezená zá vada nesouvisís E32 a E42 chyba uzavření Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření. disk 8172404121124 Ná lez: hrubá nečistota, kruhového tvaru – kapka má lo rozpustná v demi-vodě , zbytek rozpustný v propylakoholu nečistota úspě šně odstraně na Opatření: disk změ řen znovu, použ itelný disk 923740825440 Ná lez: mimořá dně dobrý disk. drobný prach, nevýznamný čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde o ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku. Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření. disk 721340712019 Ná lez: drobný prach, shluk tříteček kruhového tvaru v blízkosti konce zá znamu rozpustné v propylakoholu nečistota úspě šně odstraně na Opatření: disk změ řen znovu, použ itelný
disk 910641615095 Ná lez: velmi dobrý disk, výrazné peaky drobný prach, nevýznamný ně kolik pevně lpě jících prachových čá stic, odstraně ny tlakovým dusíkem čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde o ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku. Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření. disk 923740825460 Ná lez: velmi dobrý disk. drobný prach, nevýznamný čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde o ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku. Opatření: disk je použ itelný, chyba mě ření. vadný disk818040523986 Ná lez: obvyklý prach navíc velmi jemný prach zřetelná škrá ba odpovídajícípoloze peaku E12 jinak dobrý disk. čas výskytu E32 a E42 je shodný s TotalTime. disk je kopírovatelný bez problému jde o ná hodný jev souvisejícís uzavírá ním disku. velmi jemný prach jsou opě t mimořá dně jemné škrá by stejného smě ru
Disky vyhodnocené jako vadné, nahrazené nový mi kopiemi disk 818040520160 Ná lez: Zřetelně pozmě ně ný vzhled pitové struktury v ploše odpovídajícístínu vě tšíprotá hlé nečistoty. K chybě došlo při zá znamu, stín je tak významný, ž e i po odstraně nínečistoty nedovoluje bezchybné čteníplnou rychlostí. Opatření: Omyl, disk nemě l přijít do skladu, je zřetelně označen ná pisem „špatný, vyřadit“. Odpově dný pracovník již u AiP delšídobu nepracuje. Kopie byla vytvořena ze zá lož níkopie. disk 617431031131 Ná lez: v místě E32 pevně lpě jícínečistoty, i po delšíaplikaci demi-vody a propylalkokolu zůstaly významné zbytky, neodstranitelné ani mechanicky. Opatření: Po kontrolním mě řeníse výsledek zlepšil nedostatečně , disk byl nahrazen novou kopií. disk 910641615196 Ná lez: v místě E32 pevně lpě jícíshluk prachu neodstranitelný tlakovým dusíkem ani oplachem Demi-vodou a propylalkoholem Opatření: disk byl nahrazen novou kopií disk 818040520207 Ná lez: hrubá nečistota, kruhového tvaru – kapka má lo rozpustná v Demi-vodě , čá stečně v propylakoholu nečistota odstraně na jen čá stečně Opatření: disk změ řen znovu, nepouž itelný pro archiv disk nahrazen novou kopií disk 734331621620 Ná lez: vě tšíkoncentrace hladkých velmi jemných kulatých čirých teček, zvlá ště u kraje disku, rozpustné v propylakoholu nečistota z vě tšíčá sti odstraně na Opatření: disk změ řen znovu, nepouž itelný pro archiv disk nahrazen novou kopií
disk 910641614124 Ná lez: nečistota, kruhového tvaru – kapka v místě E12 rozpustná v propylakoholu, zcela odstraně na Opatření: disk změ řen znovu, použ itelný disk 910641615094 Ná lez: v místě E12 zřetelná nečistota v úrovni zá znamu ( polykarboná tu) chyba media navíc indiková na chyba při uzavřenídisku Opatření: disk spíše preventivně nahrazen novou kopií disk 910641614741 Ná lez: v oblasti odpovídajícíE12 vě tšímnož stvídrobných nečistot v úrovni zá znamu velikosti 10..50um chyba media navíc indiková na chyba při uzavřenídisku Opatření: disk spíše preventivně nahrazen novou kopií disk 923740825453 Ná lez: v místě E12 zřetelná škrá ba a lpě jícíneodstranitelný prach navíc indiková na chyba při uzavřenídisku Opatření: disk nahrazen novou kopií disk 910641615096 Ná lez: v místě E12 pevně lpě jícíneodstranitelný prach navíc indiková na chyba při uzavřenídisku Opatření: disk nahrazen novou kopií
Shrnutí Výsledky mě řenípotvrdily dobrý stav archivovaných disků. Středníhodnota BLER je u velké vě tšiny disků na úrovni odpovídajícíšpičkovým diskům lisovaným. Jen ně kolik disků mě lo BLER významně ji zvýšený. I tyto hodnoty jsou bezpečně hluboko pod přípustnými hodnotami. Přesně jšízá vě ry vyplynou ze statistického rozboru dat. Indikované chyby (nevýznamné E11 až E21 i významné E22..E42) mě ly vž dy loká lní charakter. U detailně prohlížených disků bylo vž dy mož né ztotož nit nalezená mechanická poškozenínebo znečiště nís tě mito elektronicky nalezenými místy. Tě mito zá vadami byly: 1. Zá vady z manipulace s disky, které vznikly až po vypá lenídisku. Jde o typické vady vzniklé při nedostatečně obezřetné manipulaci s diskem, zvlá ště : a) mluvenínad zá znamovou stranou disku – kapénky více méně odstranitelné demineralizovanou vodou a propylalkoholem. Tyto zaschlé kapénky nejdou vž dy odstranit beze zbytku. b) prachové nečistoty – z prostředí, c) škrá bance – chybná manipulace při vklá dá nídisku do mechaniky, loká lnípevně lpě jící nečistoty. 2. V jednom případě byla zachycena vada způsobená stínem vě tšíprachové čá stice při zá znamu. Disk byl označen jako vadný a do archivu se dostal omylem. 3.Ve dvou případech byly zachyceny nevýznamné zá vady media. Všechny disky bylo po odstraně nínečistot mož no zkopírovat bez problémů na nová media, pouze jediný s obtížemi (818040520160). Při kontrole disků byla nalezena víceméně vzhledová zá vada, jevícíse oku jako velmi jemný prach. Pod mikroskopem při bočním osvě tleníse však uká zalo, ž e nejde o prach, ale o mikroskopické, velmi jemné cca 50um dlouhé škrá by, stejně orientované na celé ploše disku. Při bliž ším zkoumá nítě chto škrá b bylo zjiště no, ž e se v minimá lnímíře, obvykle tě ž ko postřehnutelné, vyskytujína významném procentu disků. Na discích, na nichž byl tento jev nejzřetelně jší, bylo patrno, ž e ná hodně rozptýlené škrá by se nevyskytujívž dy na šesti symetricky rozmístě ných kruhových plošká ch. Tím lze dosti spolehlivě usuzovat na zdroj tě chto škrá b. Po konzultacích a prově řenípřímo ve výrobě lze konstatovat, ž e tyto škrá by vznikajípři sítotiskovém potisku CD-R disků.
Zá věr Bylo prakticky proká zá no, ž e archivace digitá lních dat na CD-R discích je spolehlivá i po nejméně čtyřech letech. Za tuto dobu nenízaznamená n zřetelný pokles kvality a čitelnosti disků. Podrobně jšízhodnocenípřinese statistický rozbor výsledků. Nejčastě jšínalezená zá vada – kapénky - je způsobena s nejvě tšípravdě podobností mluvením v blízkosti zá znamové plochy. Pracovníci byli poučeni. Zá konitě byly nalezeny jen kapénky dopadlé na disk po vypá lení. Ostatníbyly vyloučeny kontrolou mě řením před předá ním do skladu. Kapénky nenarušujíve sledované době povrch disku a vž dy byly bez ná sledků odstranitelné demineralizovanou vodou a propylalkoholem při použ ití specielních mě kkých bezprašných tkanin (nestačíoplach). Na C-Bitu 2000 byly konzultová ny vlastnosti CD-R disků jako media pro dlouhodobou archivaci s více výrobci. Zá vě ry z hlediska podmínek a interpretace zaručované ž ivotnosti mediívyznívaly dosti opatrně , proto výsledky úplného prově řeníarchivu byly očeká vá ny s napě tím. Disky byly shledá ny ve velmi dobrém stavu, ká zeň při zachá zenís disky je dostatečná . Nicméně , má -li být zajiště na JISTOTA uchová nídat na CD-R discích, je mož nost testová nídisků nezbytná . Pro dosaž enítéto spolehlivosti je nutno do archivu zařazovat disky s prově řenou kvalitou, zabrá nit manipulaci s nimi, případně s nimi manipulovat tak, aby bylo zabrá ně no jakémukoli znečiště nía poškození. Při ově řené kvalitě disků lze sledovat stav archivu a stá rnutídisků s využ itím mě ření ná hodně vybraných vzorků. Nalezené mikroskopické škrá by zatím nejsou z hlediska mě řitelných hodnot významné. Představujíale narušeníhomogenity polykarboná tového povrchu a z dlouhodobého hlediska mohou být potencioná lním zá kladem mož ného zrychlenídegradace materiá lu. U archivních kopiínenípotisk nezbytný, protož e identifikace je zajistitelná jinak. Z tohoto důvodu navrhujeme upustit od sítotiskového potisku archivních medií.
ing. Stanislav Psohlavec, AiP, 2000-09-19
Obsah Mě řenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Ná rodníknihovně Č R .......... 1 Mě řenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Ná rodníknihovně Č R .......... 2 Použ ité mě řicízaří zení....................................................................................................................................... 2 Volba sledovaných hodnot ................................................................................................................................. 3 Kritéria hodnocení.............................................................................................................................................. 4 Úpravy SW ......................................................................................................................................................... 5 Výsledky mě ření................................................................................................................................................. 6 Shrnutí.............................................................................................................................................................. 11 Zá vě r................................................................................................................................................................. 12 Obsah .................................................................................................................................................................... 12
