Mě řenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Národníknihovně Č R Albertina icome Praha s.r.o. září2000
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 počítač 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 tších 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 horší, 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 zařízení Pro rutinnímě řeníkvality zá znamu se v NKČ R používá od počátku 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 jšíinformace o množstvívyřazovaných je uvedeno v příloze číslo 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 především 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 vyššírychlostí. 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 vyšších rychlostech mě řeníjsou výsledky dle oč eká vá nístejnénebo horšínež při nižších rychlostech. To platípředevším 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 nejvyšší 40ti ná sobnou rychlostí. Volba sledovaných hodnot Tester dovoluje zobrazit a kontrolovat identifikač nídata uložená na disku (TOC- Table 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 šnosti 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 zajišťujícízá 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 nižšího 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 vyšších stupň ů. Splně nítě chto přísně zvolených kriteriích a souč asná technická úrovni CD-ROM jednotek spolehlivě zajišťujíč itelnost kontrolovaných disků. Pro jemně jšíautomatizovanérozliš 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 horší, 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. značíakceptovatelnédisky, 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 jšíinformace. BLER peak značícíšpič kovou hodnotu více než 10x (! 20x) vyšší 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 operá tor uvá dě n pracovník, který prová dě l mě ření B zá kazník v tomto případě vž dy NKČ R C matrix number uvá děn počá tek sériového čísla disku, umožňuje identifikaci šarž e D number of CD uvá děno číslo zapisovacíjednotky CD-writeru E line number nevyužíváno F note ná zev zapsaných dat G Mess. number identifiká tor souboru s výsledky měření H 0 E11 identifiká tor parametru jemuž příslušíná sledujícíhodnoty I průměr průměrná hodnota za celý měřený disk J max maximá lníhodnota jíž bylo dosaž eno K čas čas ve kterém bylo dosaž eno maximá lníhodnoty L 1 E21 identifiká tor parametru jemuž příslušíná sledujícíhodnoty M průměr. N max O čas P 2 E31 Q průměr R max S čas T 3 BLER U průměr V max W čas X 4 C1 BEAL Y průměr Z max AA čas AB 5 E12 AC průměr AD max AE čas AF 6 E22 AG průměr AH max AI čas AJ 7 E32 AK průměr AL max AM čas AN 8 E42 AO průměr AP max AQ čas AR automatické vyhodnocenípouž itelnosti disku AS automatický jemnějšíkomentář
Výsledky měř ení Měřeníproběhlo ve dvou kolech 1.mě ření Bylo proměřeno všech 825 disků. Výsledky měřeníjsou v příloze 1. Disky označené jako vadné byly individuá lně prověřeny v čistém prostředímasteringu výroby CD v Gramofonových zá vodech Loděnice a.s. s využ itím mikroskopu, stereomikroskopu a dalších zařízenímasteringu.. 2.mě ření Disky vyhodnocené v prvním měřeníjako vadné byly po prohlédnutía odstranění potenciá lních příč in nepouž itelnosti znovu změřeny a podle výsledků buď vrá ceny do archivu nebo zkopírová ny na nová media. Výsledky měřeníjsou uvedeny v příloze 2. Disky vyhodnocené jako vadné, které byly po prově řeníponechány disk 910240511835 hrubá nečistota kruhového tvaru kapka má lo rozpustná v demineralizované vodě, zbytek rozpustný v propylakoholu nečistota úspěšně odstraněna disk změřen znovu, použ itelný disk 910641615093 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. disk je použ itelný, chyba měření. disk 817340511710 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). disk je použ itelný, chyba měření.
disk 818040524461 průměrný disk běžný prach, více velmi jemného prachu, po ofouknutídusíkem drobný prach zůstal jediný významný lpějícíbod na konci zá znamu stereomikroskop: při bočním osvětlení škrá ba na konci zá znamu na většině plochy mimořá dně jemné škrá by stejného směru, které byly při vizuelníkontrole hodnoceny jako velmi jemný prach viz shrnutía zá věr. tyto škrá by neovlivňujíčitelnost disku žádná nalezená zá vada nesouvisís E32 a E42 chyba uzavření disk je použ itelný, chyba měření. disk 8172404121124 hrubá nečistota, kruhového tvaru kapka má lo rozpustná v demi-vodě, zbytek rozpustný v propylakoholu nečistota úspěšně odstraněna disk změřen znovu, použ itelný disk 923740825440 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. disk je použ itelný, chyba měření. disk 721340712019 drobný prach, shluk tříteček kruhového tvaru v blízkosti konce zá znamu rozpustné v propylakoholu nečistota úspěšně odstraněna disk změřen znovu, použ itelný
disk 910641615095 velmi dobrý disk, výrazné peaky drobný prach, nevýznamný několik pevně lpějících prachových čá stic, odstraněny 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. disk je použ itelný, chyba měření. disk 923740825460 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. disk je použ itelný, chyba měření. vadný disk818040523986 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 opět mimořá dně jemné škrá by stejného směru
Disky vyhodnocené jako vadné, nahrazené nový mi kopiemi disk 818040520160 Zřetelně pozměněný vzhled pitové struktury v ploše odpovídajícístínu většíprotá hlé nečistoty. K chybě došlo při zá znamu, stín je tak významný, ž e i po odstraněnínečistoty nedovoluje bezchybné čteníplnou rychlostí. Omyl, disk neměl přijít do skladu, je zřetelně označen ná pisem špatný, vyřadit. Odpovědný pracovník již u AiP delšídobu nepracuje. Kopie byla vytvořena ze zá lož níkopie. disk 617431031131 v místě E32 pevně lpějícínečistoty, i po delšíaplikaci demi-vody a propylalkokolu zůstaly významné zbytky, neodstranitelné ani mechanicky. Po kontrolním měřeníse výsledek zlepšil nedostatečně, disk byl nahrazen novou kopií. disk 910641615196 v místě E32 pevně lpějícíshluk prachu neodstranitelný tlakovým dusíkem ani oplachem Demi-vodou a propylalkoholem disk byl nahrazen novou kopií disk 818040520207 hrubá nečistota, kruhového tvaru kapka má lo rozpustná v Demi-vodě, čá stečně v propylakoholu nečistota odstraněna jen čá stečně disk změřen znovu, nepouž itelný pro archiv disk nahrazen novou kopií disk 734331621620 většíkoncentrace hladkých velmi jemných kulatých čirých teček, zvláště u kraje disku, rozpustné v propylakoholu nečistota z většíčá sti odstraněna disk změřen znovu, nepouž itelný pro archiv disk nahrazen novou kopií
disk 910641614124 nečistota, kruhového tvaru kapka v místě E12 rozpustná v propylakoholu, zcela odstraněna disk změřen znovu, použ itelný disk 910641615094 v místě E12 zřetelná nečistota v úrovni zá znamu ( polykarboná tu) chyba media navíc indiková na chyba při uzavřenídisku disk spíš e preventivně nahrazen novou kopií disk 910641614741 v oblasti odpovídající E12 většímnož stvídrobných nečistot v úrovni zá znamu velikosti 10..50um chyba media navíc indiková na chyba při uzavřenídisku disk spíš e preventivně nahrazen novou kopií disk 923740825453 v místě E12 zřetelná škrá ba a lpějícíneodstranitelný prach navíc indiková na chyba při uzavřenídisku disk nahrazen novou kopií disk 910641615096 v místě E12 pevně lpějícíneodstranitelný prach navíc indiková na chyba při uzavřenídisku disk nahrazen novou kopií
Shrnutí Výsledky měřenípotvrdily dobrý stav archivovaných disků. Středníhodnota BLER je u velké většiny disků na úrovni odpovídajícíšpičkovým diskům lisovaným. Jen několik disků mělo BLER významněji zvýšený. I tyto hodnoty jsou bezpečně hluboko pod přípustnými hodnotami. Přesnějšízá věry 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 znečištěnís těmito elektronicky nalezenými místy. Těmito 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, zvláště: 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 většíprachové 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 odstraněnínečistot 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 osvětleníse 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 bližším zkoumá nítěchto škrá b bylo zjištěno, ž e se v minimá lnímíře, obvykle těžko postřehnutelné, vyskytujína významném procentu disků. Na discích, na nichž byl tento jev nejzřetelnější, bylo patrno, ž e ná hodně rozptýlené škrá by se nevyskytujívž dy na šesti symetricky rozmístěných kruhových plošká ch. Tím lze dosti spolehlivě usuzovat na zdroj těchto škrá b. Po konzultacích a prověřenípřímo 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. Podrobnějšízhodnocenípřinese statistický rozbor výsledků. Nejčastějšínalezená zá vada kapénky - je způsobena s největšípravděpodobností mluvením v blízkosti zá znamové plochy. Pracovníci byli poučeni. Zá konitě byly nalezeny jen kapénky dopadlé na disk po vypá lení. Ostatníbyly vyloučeny kontrolou měřením 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 měkkých bezprašných tkanin (nestačíoplach). Na C-Bitu 2000 byly konzultová ny vlastnosti CD-R disků jako media pro dlouhodobou archivaci s více výrobci. Zá věry z hlediska podmínek a interpretace zaručované ž ivotnosti mediívyznívaly dosti opatrně, proto výsledky úplného prověřeníarchivu byly očeká vá ny s napětím. Disky byly shledá ny ve velmi dobrém stavu, ká zeň při zachá zenís disky je dostatečná. Nicméně, má -li být zajištěna JISTOTA uchová nídat na CD-R discích, je mož nost testová nídisků nezbytná. Pro dosaž enítéto spolehlivosti je nutno do archivu zařazovat disky s prověřenou kvalitou, zabrá nit manipulaci s nimi, případně s nimi manipulovat tak, aby bylo zabrá něno jakémukoli znečištěnía poškození. Při ověřené kvalitě disků lze sledovat stav archivu a stá rnutídisků s využ itím měření ná hodně vybraných vzorků. Nalezené mikroskopické škrá by zatím nejsou z hlediska měřitelných 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 Měřenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Ná rodníknihovně Č R... 1 Měřenía kontrola stavu CD-R disků projektu Memoriae mundi series Bohemica v Ná rodníknihovně Č R... 2 Použ ité měřicízařízení... 2 Volba sledovaných hodnot... 3 Kritéria hodnocení... 4 Úpravy SW... 5 Výsledky měření... 6 Shrnutí... 11 Zá věr... 12 Obsah... 12