Тиражирование компакт-дисков. Часть 1. Введение / Накопители

А в чём проблемы?

Прошло довольно много времени с момента создания первого диска с оптическим способом записи информации. Такие диски стали называть компакт-дисками (compact disk), или просто CD. Как показал опыт использования компакт-дисков, они оказались очень удобными для хранения и распространения довольно значительных объёмов любой информации, а не только звуковых записей, для которых, собственно, и разрабатывались эти диски. Компакт-диски очень просты в эксплуатации. Их ёмкость сегодня достаточна для размещения любой программы, базы данных внушительных размеров, рекламного ролика и т.п. CD-ROM, безусловно, является самым универсальным и самым дешёвым видом массовой памяти. Стоимость хранения мегабайта информации на компакт-диске не превышает сотых долей цента. Поэтому сейчас практически не выпускается компьютеров без привода CD-ROM. Как следствие массового применения, и сами диски и устройства их чтения в настоящее время продолжают дешеветь.

Единственным недостатком компакт-дисков до недавнего времени было то, что такие диски можно было только читать. Этот недостаток сейчас успешно преодолён. Более того, вследствие всеобщего распространения приводов CD-ROM обмен информацией с помощью компакт-дисков оказался значительно удобней, чем с помощью магнитооптических дисков, LS-120 и даже ZIP. Поэтому, как только в продаже появились устройства записи на компакт-диски (CD-R/RW), их стали покупать, несмотря на заоблачную цену. Это привело к тому, что цена и на CD-R/RW стала снижаться буквально на глазах, что способствовало их более широкому распространению и, соответственно, дальнейшему снижению их цены (и снижению цены на заготовки для записи). Сейчас всё больше людей и в нашей небогатой стране могут себе позволить иметь записывающий привод компакт-дисков даже в домашнем компьютере. И уж конечно CD-R/RW есть в каждой фирме, деятельность которой связана с разработкой программных продуктов, оказанием полиграфических услуг или, например, с сопровождением баз данных. Устройства записи на компакт-диски начали появляться и в фирмах, деятельность которых очень далека от информационных технологий вообще и компьютеров в частности. На таких дисках сейчас распространяются рекламные материалы, прайсы и каталоги продукции, методические материалы для партнёров. Ввиду низкой стоимости хранения информации компакт-диски всё более широко применяются для создания архивных копий наиболее важной информации (например, баз данных бухгалтерии).

Тем не менее те, кто на практике имеет дело с записью компакт-дисков, сталкивается и с рядом вопросов, мешающих им спокойно жить.

Многие из этих вопросов мы рассматривали ранее (см. "Проблемы записи "золотых" дисков"). Тем не менее успешное продвижение в массы устройств записи компакт-дисков сопровождается снежным комом связанных с этим продвижением вопросов. Поэтому мы решили опубликовать серию статей по данной тематике, первую часть которой вы сейчас читаете. Конечно, какой бы длинной эта серия ни была, всё равно останутся неснятые вопросы. Но мы надеемся, что их всё же будет меньше.

О чём пойдёт речь?

Широкое применение средств записи компакт-дисков породило некоторые правовые или, если хотите, морально-этические проблемы, связанные с законностью самостоятельного изготовления копий программного обеспечения, музыкальных произведений и других объектов интеллектуальной собственности. Конечно, эта проблема существовала всегда, но сейчас скопировать компакт-диск не сможет только уж самый ленивый. Естественно, некоторые интеллигенты испытывают при этом угрызения совести. В большинстве случаев зря. Об этом мы подробнее поговорим во второй части.

Прогресс сейчас шагает такими шагами, что за ним не угонишься. Мы ещё не успели как следует освоить устройства записи на CD-R (эти устройства часто тоже называют CD-R). Но уже существует множество CD-дубликаторов. Это что, сверхвысокая производительность или очередной оскал загнивающего капитализма? Об этом в третьей части.

Более того, поскольку "ЕПОС" выпускает несколько своих моделей дубликаторов, мы решили поделиться некоторыми производственными секретами и рассказать, как они устроены и в чём принципиальная разница между моделями. Об этом в пятой части.

Обострились и старые проблемы. В основном это сугубо технические задачи, связанные с обеспечением высокого качества записанных дисков. В первую очередь, конечно, - вопрос выбора качественного записывающего устройства и поиска качественных заготовок. Особенно остро стоит вопрос поиска качественных заготовок (дисков с возможностью однократной записи, CD-R). Хотя бы потому, что записывающее устройство вряд ли кто будет менять, пока оно пишет хотя бы на одном типе дисков. С проблемой качества CD-R-дисков постоянно сталкиваются все, кто занимается их записью.

Проще всего, наверное, следовать рекомендациям изготовителя записывающего устройства. Но во-первых, не всегда можно найти конкретный тип CD-R. Во-вторых, очень часто рекомендации производителя носят, мягко говоря, рекламный характер. Например, если вы покупаете устройство записи уважаемой всеми фирмы Sony, то на коробке написано, что нужно покупать только диски фирмы Sony (рис. 1).

Рис. 1. Покупайте только такие диски. Если найдёте

Но ведь Sony сама не производит CD-R-диски. Чьи же тогда диски она продаёт? Может, у других производителей есть что-либо похожее?

В последнее время рынок буквально наводнился CD-R дисками из Азии. Некоторым повезло, диски оказались хорошими. Другим повезло меньше, диски оказались плохими. Некоторым совсем не повезло. Купили диск известного производителя, а диск внутри оказался китайским.

Производство дисков CD-R освоено и в нашей стране. Киевский завод "Росток" выпускает CD-R-диски под торговой маркой "Rostok Media". Это что, разновидность китайских или на них ещё и записывать можно?

На многие из этих вопросов вы найдёте ответ в четвёртой части.

Естественно, не на все. Некоторые вопросы просто не имеют решения. Придётся полагаться только на своё везение. Но мы считаем, что в пропасть всё же лучше падать с открытыми глазами. По крайней мере, видно, куда падаешь. Поэтому большое внимание в первой части мы уделили как собственно дискам CD-R, так и технологии их производства.

Возник также и ряд вопросов, обусловленных тем, что когда нам хорошо, то хочется ещё лучше. Во-первых, все понимают, что записать на компакт-диск информацию - это только полдела. Диску ещё нужно придать товарный вид. А как нанести на поверхность компакт-диска соответствующие надписи и рисунки? Фломастером? Читайте шестую часть.

В заключение мы расскажем о некоторых моделях дубликаторов, принтеров и даже роботов, которые выпускаются в мире. Фактически седьмая часть - это небольшая тематическая экскурсия на CeBIT 2001.

Авторы:
Вячеслав Овсянников - к.т.н., ведущий специалист компании "ЕПОС"
Богдан Пенюк - начальник исследовательской лаборатории компании "ЕПОС"
Дата: 26.10.2001

Возможность сделать копию компакт-диска в сознании наших людей зачастую ассоциируется с пиратством. О возможностях устройства записи на компакт-диски многие спрашивают на всякий случай шёпотом. Но когда мы представили на выставке свою модель дубликатора с тремя записывающими устройствами и усиленной системой охлаждения (рис. 1), посетители выставки единогласно и уже не шепотом назвали её "мечта пирата".

Рис. 1. "Мечта пирата"

Конечно, хорошо, что новая продукция была замечена. Но зачем сразу вспоминать о пиратах? Что уж, честному человеку совсем нельзя сделать копию любимого диска?

Так кто же из нас пират?

Когда мы покупаем лицензионный диск, то бОльшая часть денег поступает авторам того, что содержится на диске. Певец может за эти деньги записать новую песню (в конечном счёте - для нас же). Программист продолжит работу над программой и сможет выпустить новую версию программы, которая нам уже понравилась (иначе зачем было покупать). Может, он даже исправит некоторые ошибки.

Пираты же - это те, кто изготавливает или копирует компакт-диски, продаёт их и при этом совершенно не делится с авторами полученной прибылью. Есть ещё и другая разновидность пиратов: это те, кто копирует компакт-диски только для друзей и абсолютно бесплатно. Те, кто так делает, - не утешайте себя. Это тоже пиратство. Хотя, наверное, правильнее было бы называть такого бескорыстного пирата Робин Гудом.

Широкое распространение пиратство у нас получило в первую очередь вследствие низкой покупательной способности населения. Не может лицензионное программное обеспечение стоить 2-3$. Но и наше население не может заплатить больше. А лицензионная операционная система Windows 9x стоит от 150 до 200 долларов. Пакет Office 2000 - ещё 300 или 400 долларов. Это иногда больше стоимости компьютера и гораздо больше месячной зарплаты большинства жителей. Что уж тут говорить о профессиональных пакетах типа системы программирования Delphi стоимостью несколько тысяч $. Поэтому многие и вынуждены пользоваться услугами пиратов. Если "зажать" лицензионные отчисления, да ещё и не заплатить налоги, то любой диск выгодно будет продавать и за ту сумму, которую за него дадут.

Можно понять наших бедных граждан. Многие ведь из последних сил покупают компьютеры не для себя, а для детей, чтобы дети выросли цивилизованными людьми. Где уж им наскрести денег на программы. Ради своих детей они вынуждены закрывать глаза на многие правила приличия. Но если бы на "пиратских" программах работали только дети, то, наверное, проблема пиратства не стояла бы так остро.

К сожалению, у нас на пиратских копиях программного обеспечения работают не только дети, но и многие фирмы и организации. Можно если и не оправдать, то хотя бы понять ребенка, но невозможно понять руководителя серьёзной фирмы. Довольно часто на красивую мебель в офисе тратится несколько десятков тысяч долларов, а на программном обеспечении экономят. Это уже не от бедности, а, скорее всего, от особенностей воспитания. Ещё бы, драная мебель сразу всем бросается в глаза, а что внутри компьютера - разглядит не каждый. Правда, напоминает всё это современный вариант "мещанина во дворянстве".

Некоторые вполне искренно считают, что они честно покупают на книжном рынке программное обеспечение, а пират - это только тот, кто продал им нелицензионную программу. К их разочарованию должен подчеркнуть, что лицензионные соглашения нарушает именно тот, кто незаконно использует программу независимо от источника её приобретения. Тот, кто продал вам программу и не заплатил при этом всех налогов и отчислений, несёт свою долю ответственности. Но тот, кто её купил и установил на свой компьютер, - он и нарушает условия лицензионного соглашения. Точно так же нарушением лицензионных соглашений является и вариант, когда покупается одна копия лицензионного программного обеспечения (например, операционная система) и устанавливается на трёх десятках компьютеров. И зачем тогда было покупать эту единственную копию? Ведь всё равно на ворованном работаете.

Можно ли самостоятельно делать копии CD?

В каждом конкретном случае необходимо внимательно ознакомиться с текстом лицензионного соглашения. Существует много вариантов лицензирования. Но в тексте лицензионного соглашения речь всегда идёт о том, на скольких компьютерах можно установить систему или сколько человек могут одновременно с этой системой работать. И ни слова не говорится о создании резервной копии CD-ROM, на котором эта система распространяется. Поэтому в подавляющем большинстве случаев делать резервную копию, конечно, можно. Если купить одну копию операционной системы, сделать с неё ещё десяток копий, но установить систему только на одном компьютере, то это не будет нарушением лицензионных соглашений. Конечно, если копии сделаны как резервные, а не для друзей и не для продажи.

Более того, резервные копии необходимых программ и даже концертов любимых певцов делать просто необходимо.

В последнее время вопрос создания резервных копий компакт-дисков особенно актуален в связи с тем, что современные приводы CD-ROM стали очень быстрыми. Скорость уже превысила отметку 50х. При таких скоростях вращения диска центробежные силы только и ждут момента, чтобы буквально разорвать ваш любимый компакт-диск. Посмотрите, в каком виде иногда извлекаются диски из приводов.

Рис. 2. Эти диски уже никогда не заиграют

Поломка диска - это, к сожалению, уже далеко не экзотика. В сервисном центре компании "ЕПОС" операции по извлечению из приводов того, что раньше было компакт-диском, проводятся практически ежедневно.

Как правило, поломки связывают с использованием "пиратских" дисков. Дескать, диски изготовлены некачественно, с нарушением технологии, может быть, даже в ближайшем подвале. Но в большинстве случаев это всё же не так. Ведь "пиратство" и "халтура" - это разные понятия и уж тем более не синонимы. Современные пираты делают свою работу очень профессионально. У них ведь, у пиратов, тоже конкуренция!

Правда, мы ни разу не видели обломков лицензионного диска Microsoft или Novel. Но, положа руку на сердце, - а многие ли вообще видели, как выглядят лицензионные диски этих фирм?

На мелкие кусочки разлетаются только самые любимые диски, используемые чаще других. И в подавляющем большинстве случаев причина поломки - не в нарушении технологии их производства, а в небрежном хранении и применении этих дисков.

Конечно, к поломке диска могут привести самые разные причины. Но наиболее вероятная - это извлечение из упаковки диска силой, вопреки его желанию (рис. 3).

Рис. 3. Не надо так жестоко!

Зажим в центре упаковочной коробочки сделан из не очень твёрдой пластмассы. Но достаточно твердой, чтобы оставить на торце центрального отверстия диска мельчайшие царапины (рис. 4).

Рис. 4. Царапины на диске

Более того, на рис. 3 хорошо видно, как изогнулся бедный диск в процессе извлечения. Если диском пользуются часто, то многократные изгибы диска приводят к превращению царапин в микроскопические трещины (рис. 5).

Рис. 5. Микротрещины

А дальше события развиваются лавинообразно. Каждое извлечение диска сопровождается очередным изгибом, что приводит к появлению новых трещин и расширению старых.

Вообще-то говоря, такие трещины на дисках были всегда. Просто при низкой скорости вращения диска он не разлетался на кусочки. Только иногда, когда трещины становились видны невооруженным взглядом (рис. 6), мы догадывались, что здесь что-то не так.

Рис. 6. Такой трещине приставка "микро" ни к чему

Сейчас такую большую трещину редко можно увидеть. Диск разлетается, как правило, раньше. После появления микротрещин дело очень быстро завершают центробежные силы, которые у современных скоростных CD-ROM весьма внушительны. Каждый раз, когда диск раскручивается, появляются центробежные силы, которые стремятся раздвинуть края трещины. Когда диск останавливается, силы исчезают. Поскольку в процессе работы диск многократно раскручивается и останавливается, то болезнь протекает очень скоротечно и всё заканчивается весьма печально.

Рис. 7. Зажим подожмёт под себя лапки и отпустит диск

Чтобы устранить причину поломок диска (по крайней мере, одну из них, описанную выше), нужно при извлечении диска нажать на зажим в центральной части упаковочной коробки (рис. 7). Зажим подожмёт под себя лапки и отпустит диск.

Защищайтесь, судари, но и нас пожалейте

Как следует из вышеизложенного, резервную копию дорогостоящей системы делать не только можно, но и нужно. Но некоторые системы выпускаются в защищённом от копирования формате. Как быть в этом случае?

Конечно, мы не будем давать никаких практических советов по этому поводу, поскольку полезными они, скорее всего, будут только для начинающих пиратов. Просто хотелось бы в очередной раз поднять вопрос о целесообразности такого решения.

Мы советуем делать резервные копии купленных систем. Но если система защищена от копирования, то получается, что этого делать нельзя. Даже если известен метод, как это сделать. Ведь авторы явно дают понять, что они не разрешают делать никаких копий своего диска.

Конечно, почему применяется такая мера, всем понятно. Особенно она актуальна для наших отечественных программистов. Ещё со времен социализма у нас сложилось весьма своеобразное отношение к программам. Если кто-то и купит случайно программу, то первым делом новая программа окажется на компьютерах всех его друзей и друзей его друзей. Но, защищая диск от копирования, вы ущемляете права законных пользователей вашей программы. Ведь они заплатили за право использования этой программы. При чём же тут копеечный диск, на котором эта программа записана?

Более того, защищать от копирования CD-диск - это бесперспективно. Нельзя делать что-то такое, что потом "не поймёт" привод CD-ROM. А структура CD-диска настолько стандартизована, что практически не оставляет возможности применить более-менее стойкое ко взлому решение. Поэтому можно говорить только о защите от копирования стандартными средствами. То есть именно законопослушный пользователь программы, который её честно купил и которому нужно сделать резервную копию, не сможет этого сделать. Если же сильно не терзаться угрызениями совести, то в интернете можно найти программы копирования защищённых дисков практически с любой типовой защитой. Более того, для нормальных пиратов любая защита компакт-диска - это несложная головоломка, только чтобы немного развлечься. Очень интересная защита применена, в частности, на компакте с игрой "Казаки". Хорошая игра. Многие хотели бы иметь её копию (бесплатно, разумеется). Но скопировать её весьма непросто. Тем не менее на книжном рынке у любого продавца компакт-дисков можно купить на выбор или лицензионную версию игры в красивой коробочке за 25 гривен, или "ломаную" свободно копируемую версию за 15 гривен. За покупателем право выбора. Студенты, например, почему-то предпочитают "ломаную". И покупают они её не на книжном рынке, а в подземном переходе, за 11 гривен и в складчину.

Таким образом, делать копии компакт-дисков можно. Делать копии компакт-дисков нужно. А вопрос законности изготовленного диска зависит только зависит от конечной цели копирования. Безусловно, и для того, чтобы нелегально распространять программное обеспечение или музыкальные альбомы популярных групп, нужно устройство записи. Хотя бы записывающий привод CD-R/RW. Ещё лучше, если это будет автоматический высокопроизводительный дубликатор. Ведь пират без корабля - это уже не пират, а просто бандит какой-то.

Но сами по себе дубликаторы, так же как и приводы CD-R/RW, принтеры и прочие приспособления для изготовления компакт-дисков, не бывают "для пиратов" или "для законопослушных граждан". Все эти устройства предназначены для качественного изготовления копий компакт-дисков. А будет ли это "честный" лицензионный диск или это будет "палёнка", зависит только от владельца устройства.

Часть 3 - Как можно тиражировать компакт-диски?

	Содержание:
	• Часть 1 - Введение • Часть 2 - Можно ли тиражировать компакт-диски? • Часть 3 - Как можно тиражировать компакт-диски? • Часть 4 - Как делаются CD-R-диски?

Авторы:
Вячеслав Овсянников - к.т.н., ведущий специалист компании "ЕПОС"
Богдан Пенюк - начальник исследовательской лаборатории компании "ЕПОС"
Дата: 26.10.2001

Предлагаемый вашему вниманию цикл статей посвящён проблеме тиражирования компакт-дисков. Однако в предыдущих частях речь больше шла о копировании дисков. Некоторые читатели уже успели даже сделать замечание по этому поводу. Действительно, оба эти понятия тесно связаны, но всё же не синонимы. Когда говорят о копировании, то подразумевается, что уже есть один экземпляр чего-то (в нашем случае компакт-диска) и нужно сделать ещё один или несколько экземпляров этого же (компакт-диска). Когда же говорят о тиражировании, то подразумевается, что нужно сделать определённое количество (тираж) компакт-дисков. Неважно, каким образом этот тираж будет создан. В частном случае это может быть и копирование с одного мастер-диска.

Несмотря на то, что ниже будут описаны некоторые нюансы производства "штампованных" дисков, всё же основной упор будет делаться на тиражирование путём копирования мастер-диска на CD-R. Знание технологии производства компакт-дисков на заводе даёт мало практической пользы. Всё равно всё сводится к тому, что нужно сделать на заводе заказ, и завод как ему удобнее, так и выполнит этот заказ. Когда же мы сами занимаемся тиражированием, то нам интересны все нюансы.

И всё же давайте определимся с понятиями. В рамках данного цикла статей даже когда мы явно будем говорить о тиражировании, мы будем подразумевать именно технологию изготовления нужного количества копий путём записи на CD-R. Тем не менее под копированием мы всегда будем понимать процесс периодического или, точнее, эпизодического изготовления небольшого количества копий компакт-диска или какой-либо информации. Примеры: периодическое архивное копирование базы данных, резервное копирование лицензионного компакт-диска и т.п. Под тиражированием мы будем понимать деятельность, постоянно связанную с изготовлением компакт-дисков или с изготовлением относительно большого количества (десятки, сотни) копий диска. Примеры: дополнения к законодательной базе данных, методические материалы для участников семинара и т.п. Тираж каждый раз может быть и не очень большим, всего несколько десятков копий, но если необходимость в изготовлении таких тиражей компакт-дисков возникает часто, то стоит задуматься об особенностях тиражирования дисков как вида деятельности.

Как это делается на заводе

Самое главное в компакт-диске - это основа. Основа - это пластмассовый блин, на котором сделаны углубления и выступы, соответствующие единичкам и ноликам информации, которая должна быть на данном компакт-диске. Изготавливается она из оптического поликарбоната методом инжекционного литья под давлением. Для этого вначале изготавливается матрица - металлическая железка с нанесёнными в зеркальном отображении впадинами, которые должны быть на готовом компакт-диске.

Матрица устанавливается в пресс-форму термопласт-автомата (рис. 1). Расплавленный поликарбонат под давлением подаётся в форму с установленной матрицей, заполняя все углубления. После остывания получается готовая основа.

Рис. 1. Изготовление компакт-диска на термопласт-автомате

Основа извлекается из пресс-формы и подается на автоматизированную линию, где покрывается слоем алюминия (отражающий слой) и защитным слоем лака. Затем на поверхность диска наносится необходимое изображение и надписи (этикетка). Вот и всё. Очень простой и высокопроизводительный процесс, доведённый в настоящее время до совершенства. При изготовлении большой партии дисков стоимость каждого из них получается очень малой. И чем больше партия, тем дешевле.

Проблема малых тиражей компакт-дисков

Основной проблемой тиражирования компакт-дисков в заводских условиях является проблема малых тиражей. Нет проблем для Билла Гейтса заказать на любом заводе несколько миллионов копий своей Windows 9х. При таких больших тиражах Билл Гейтс в полной мере может насладиться благами доведённого до совершенства технологического процесса. Стоимость каждого диска для него пренебрежимо мала.

Конечно, некоторые начинающие вокальные группы на этапе "раскрутки" тоже могут заказать миллион (ну, хотя бы тысячу) копий своего первого альбома. Но когда будет распродан весь тираж?

Ещё более остро стоит вопрос для фирмы, которая регулярно рассылает своим клиентам какие-либо изменения и дополнения к автоматизированной системе или базе данных. Большие тиражи (большие по меркам завода) здесь вообще бессмысленны. Но очередная партия дисков должна быть готова к строго определённому времени.

Таким образом, сейчас чаще требуются именно малые тиражи, при которых у завода возникают проблемы. Точнее говоря, проблема (цена каждого изготовленного по заводской технологии диска) возникает всё же у заказчика, а не у завода.

Восторгаясь доведённым до совершенства технологическим процессом производства CD-ROM, мы считали, что исходная матрица уже есть. Если её нет, то, прежде чем запустить высокопроизводительную линию, эту матрицу необходимо изготовить. А вот изготовить матрицу намного сложнее, чем потом наштамповать с этой матрицы партию дисков.

Информация на компакт-диске представляется в виде последовательности углублений - питов, имеющих вид чёрточек различной длины. Питы расположены вдоль воображаемой спирали, идущей от центра к краю диска. Ширина каждого пита колеблется от 0,6 до 0,8 мкм, а глубина от 0,1 до 0,13 мкм. Расстояние между соседними витками спирали равно 1,6 мкм и должно быть выдержано с точностью до 0,1 мкм. Чтобы с такой точностью выполнить углубления в металлической матрице, используется фотолитография. Вначале изготавливается диск-оригинал. Рельеф диска-оригинала формируется на так называемой основе из идеально плоского, тщательно отполированного стекла. Оконное стекло вряд ли подойдёт для этой цели. На поверхность стеклянной основы наносится слой светочувствительного материала-фоторезиста. Толщина слоя фоторезиста определяет глубину будущих питов. Поэтому толщина слоя фоторезиста выдерживается в пределах 0,1...0,13 мкм по всей поверхности. В тех местах, где должны быть расположены питы, фоторезист засвечивается лучом лазера. При обработке проявляющим составом экспонированные участки фоторезиста растворяются. После этого методом вакуумного напыления поверхность металлизируется. Металлизированный слой, очень тонкий, служит только для того, чтобы на его основе методом гальванопластики сформировать второй оригинал диска, уже цельнометаллический. Но и это ещё не матрица. С этого оригинала изготавливаются промежуточные копии, с которых уже и изготавливаются рабочие матрицы.

Таким образом, несмотря на технологичность процесса собственно производства дисков, изготовление матрицы - это сложная и дорогостоящая операция. Стоимость каждой матрицы составляет порядка 300..500 долларов.

Сама по себе эта цифра на первый взгляд, может, и не очень пугающая. Но при изготовлении с этой матрицы 100 копий диска каждый диск не может стоить менее 5 долларов. Сюда нужно добавить ещё и стоимость собственно производства этого диска, упаковки, полиграфии и прочие расходы. Продавать такой диск будет "себе дороже".

Но и это еще не всё. Приведённая выше стоимость - это стоимость изготовления матрицы с промежуточной копии. По указанной цене обходится вторая и последующие матрицы. В стоимость первой (а при малых тиражах и единственной) матрицы включается и стоимость изготовления промежуточной копии. А это примерно в десять раз больше приведённой цифры. Как бы мы не считали, а заказывать малый тираж дисков на заводе экономически невыгодно.

Для малых тиражей, как правило, критичным является и фактор времени. Если заказать малую партию дисков на заводе, то или к моменту выпуска этой партии информация на дисках безнадёжно устареет, или за срочность придётся заплатить больше стоимости этой информации.

Таким образом, заводская технология не подходит для изготовления малых тиражей компакт-дисков. Но ведь сейчас именно малые тиражи наиболее востребованы. Спрос на их изготовление растёт с каждым днем. Как же быть?

Дубликатор как инструмент для тиражирования дисков

Существует только одна альтернатива заводской технологии производства компакт-дисков. Это технология записи компакт-дисков на специальные заготовки, диски с однократной записью - CD-R. За те же деньги, которые с вас на заводе возьмут за изготовление одной матрицы, сейчас можно купить три высококлассных устройства записи и три ведра заготовок к ним.

Современные записывающие устройства уже способны записывать диски на скорости до 24х. Шестнадцатискоростное устройство постепенно становится стандартным. Для записи диска такому устройству потребуется не больше 4...5 минут. Это реально соответствует примерно 40...50 копиям за рабочий день. Если потребность в изготовлении малого тиража компакт-дисков возникает только изредка, то проблему можно считать решённой. Тем более можно считать решённой и проблему копирования дисков или любой информации. Но если компакт-диски выпускаются постоянно, пусть даже и малыми тиражами, то тут уже вступают в силу несколько другие правила игры.

Серийное производство есть серийное, независимо от размера серии. Если изготовление компакт-дисков осуществляется с помощью записывающего устройства, подключённого к компьютеру, то мало того что в производстве будет занят компьютер, стоимость которого нельзя назвать низкой, так и тиражирование должен будет осуществлять квалифицированный специалист. Под термином "квалифицированный специалист" мы обычно понимаем человека, который долго чему-то учился и знает в определённой области такие подробности, о существовании которых другие даже не догадываются. Но серийное производство - это не научная лаборатория. В условиях серийного производства глубокие знания требуются только от организаторов производства. Конвейер же не любит "умников". Нельзя на конвейер сажать профессора. На конвейере профессор всё испортит. Мозги у него не так устроены, как требуется для серийного производства. Серийное производство только тогда эффективно, когда все операции предельно просты и не требуют каких-либо уникальных знаний.

Таким образом, доступность устройств записи на CD-R принципиально решило проблему экономической целесообразности малых тиражей. Но когда мы говорим о тиражировании дисков как о виде деятельности, нужно обращать внимание и на эффективность этого вида деятельности. Записывающий привод в компьютере позволяет, конечно, выпускать малые тиражи компакт-дисков, но тиражирование сопровождается вечной головной болью и непонятными проблемами.

Чтобы избежать этих проблем, многие фирмы выпускают дубликаторы, специализированные устройства, предназначенные для серийного изготовления компакт-дисков не методом "штамповки", а путем записи на CD-R. Как правило, дубликатор - это автономное устройство (не требующее компьютера). Управление упрощено до предела. Все вопросы по выбору оптимального режима записи и согласованию форматов решает автоматика. Благодаря этому от оператора, непосредственно занятого изготовлением дисков, не требуется высокой квалификации.

Номенклатура выпускаемых в мире дубликаторов чрезвычайно широка. От простейших, предназначенных для выпуска небольших партий компакт-дисков, до роботизированных линий, обеспечивающих серийный выпуск больших партий дисков по технологии записи на заготовке. Многие известные фирмы, такие, например, как Plextor, в последнее время отказываются от размещения заказов на заводах и самостоятельно записывают программное обеспечение для своих изделий.

Но даже когда не требуется очень высокой производительности, для производства тиражей компакт-дисков дубликатор, даже самый простейший (рис. 2), всегда более предпочтителен, чем устройство записи, подключённое к компьютеру.

Рис. 2. Дубликатор Expert 1-1

Простейший дубликатор содержит всего один читающий привод CD-ROM и один записывающий привод CD-R/RW. По производительности он может даже уступать компьютерной системе. Но дубликатор - это всё же система для серийного производства. Управление дубликатором не сложнее управления ксероксом. Поэтому пока специалисты на компьютере заняты подборкой информации для следующего тиража дисков, менее квалифицированный, но психологически более приспособленный к конвейеру человек наштампует любое разумное количество дисков.

Конечно, некоторые проблемы всегда будут сопровождать каждого, кто решается на серийный выпуск компакт-дисков. Даже если он купит самый лучший дубликатор. Проблемы лежат в самом процессе записи на CD-R. Эти проблемы одинаковы и для дубликатора и для компьютерной установки. Именно поэтому, прежде чем продолжить разговор об устройстве дубликаторов, в следующей статье мы подробно рассмотрим, что же такое заготовка для записи и как нам с ней бороться.

Часть 4 - Как делаются CD-R-диски?

	Содержание:
	• Часть 1 - Введение • Часть 2 - Можно ли тиражировать компакт-диски? • Часть 3 - Как можно тиражировать компакт-диски? • Часть 4 - Как делаются CD-R-диски?

Авторы:
Вячеслав Овсянников - к.т.н., ведущий специалист компании "ЕПОС"
Богдан Пенюк - начальник исследовательской лаборатории компании "ЕПОС"
Дата: 26.10.2001

Вопрос "как делаются CD-R диски?", пожалуй, самый простой в данном цикле статей. Можно ответить всего одной фразой: CD-R делаются на заводе. Впрочем, вряд ли кто-нибудь собирается наладить самостоятельное изготовление CD-R на собственной кухне. Гораздо большее количество людей волнует вопрос "откуда же берутся плохие диски?". Всем ведь уже порядком надоело, что процесс записи диска со стороны напоминает шаманский обряд. Поэтому некоторые "производственные секреты", от которых больше всего зависит качество изготовленного диска, мы чуть позже рассмотрим. Но для начала давайте разберёмся, как этот диск всё же устроен. И начнём издалека, с устройства ближайшего родственника CD-R - "штампованного" CD-ROM.

Что делают питы в "алюминиевых" дисках

Всем известно, что информация на компакт-диске ("настоящем", который называется CD-ROM) представляется в виде "питов" (pit - яма, углубление). Внешний вид основы (до нанесения отражающего слоя) приведён на рис. 1. Трёхмерное изображение поверхности основы CD-ROM построено по результатам измерений, проведенных по нашей просьбе в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины. Измерения выполнены с помощью атомно-силового микроскопа (Atomic Force Microscope) NanoScope IIIa фирмы Digital Instruments.

Рис. 1. Так выглядит основа CD-ROM перед нанесением отражающего слоя

Каждый пит - это не биты записанной информации, нельзя питы и ленды связывать с "1" или "0". Каждый пит или ленд представляет сразу несколько бит информации.

Дело в том, что информация, подготовленная к размещению на компакт-диске, подвергается ряду сложных преобразований. В первую очередь это мощная система помехоустойчивого кодирования. Помехоустойчивое кодирование и особенно система, примененная в компакт-дисках, - это очень интересная, но и весьма сложная тема. В рамках данного цикла статей мы её касаться не будем. Для правильного понимания дальнейшего материала нам важно вспомнить только два момента.

Во-первых, то, что информация представлена в последовательном коде.

Во-вторых, то, что после всех преобразований, связанных с помехоустойчивым кодированием, непосредственно перед размещением информации на компакт-диске осуществляется ещё одно, так называемое канальное кодирование. В компакт-дисках применяется канальный код EFM (Eight to Fourteen Modulation). Этот код разработан фирмой Philips специально для лазерной звукозаписи. Суть канального кодирования EFM заключается в том, что каждый байт информации заменяется 14-разрядным словом из специальной таблицы преобразования. К полученному таким образом 14-разрядному слову по определённому правилу добавляется ещё три так называемых соединительных разряда. В результате канального кодирования получается непрерывная последовательность бит, причём между двумя единицами никогда не может быть меньше двух или больше десяти нулей.

Именно эта последовательность бит, в которой между двумя единицами не меньше двух и не больше десяти нулей, и представлена на компакт-диске питами. Причём питы и ленды чередуются в моменты, соответствующие началу бита, равного "1". Если до этого был, например, "ленд", то становится "пит", и наоборот. Таким образом, питы и ленды с точки зрения представления информации равнозначны и характеризуют только временные интервалы между двумя единицами в последовательности бит. Поскольку состояние (ленд или пит) изменяется в моменты, соответствующие именно началу бита, равного "1", то протяженность каждого участка (и пита, и ленда) лежит в пределах от 3 периодов тактовой частоты (это называется интервалом 3Т) до 11 периодов (11Т), т.е. включает и длительность одного бита, равного "1" (рис. 2).

Рис. 2. Представление информации на компакт-диске

От участка, который называется "ленд", свет лазера отражается и попадает в фотоприёмники. От участков, которые называются "пит", свет, конечно, тоже отражается, но из-за расфокусировки луча в фотоприёмники не попадает (рис. 2а).

Размеры каждого пита чрезвычайно малы, меньше диаметра сфокусированного пятна лазера. Поэтому ток фотоприёмника не мгновенно появляется и исчезает, а плавно изменяется от минимального до максимального значения (рис. 2б). Это так называемый высокочастотный информационный сигнал.

Чтобы можно было выделить информацию, высокочастотный информационный сигнал преобразуется компаратором в последовательность прямоугольных импульсов (рис. 2в).

Длительность каждого из полученных таким способом прямоугольных импульсов кратна периоду следования битов последовательного кода (рис. 2г). Каждые 14 последовательных периодов декодируются в один байт информации, соединительные разряды просто отбрасываются.

Такая сложная система появилась, конечно, не от хорошей жизни. Питы, кроме того, что в их расположении на диске содержится записанная информация, выполняют и другие, очень важные для считывания этой информации функции.

Дело в том, что на компакт-диске информация упакована с очень высокой плотностью. Размеры каждого пита очень малы - порядка 0,6 мкм, а шаг спирали - всего 1,6 мкм. При таких размерах точно позиционировать считывающую головку можно только с помощью замкнутой системы автослежения. Все приводы CD-ROM имеют достаточно сложный механизм автослежения (автотрекинга). Причём какой-либо дополнительной разметки на диске нет. Слежение осуществляется за самой дорожкой с данными и именно за расположенными по спирали питами. Управляющий сигнал для системы автослежения может вырабатывается только тогда, когда присутствуют тёмные участки (питы), поскольку ленд - это на самом деле вся остальная (кроме питов) поверхность диска, и какая-либо информация на ней отсутствует.

Благодаря описанному выше способу представления информации тёмные участки (питы) не могут отсутствовать больше, чем 10 периодов тактовой частоты. Этого вполне достаточно, чтобы следящая система успевала своевременно корректировать положение головки.

Вторая трудная задача, которая возникает при считывании информации с компакт-диска, - это точное выделение временных интервалов, соответствующих периоду следования символов последовательного кода. Ведь на самом деле период следования символов зависит от скорости вращения диска. Поддерживать скорость вращения диска с требуемой точностью практически невозможно. Поэтому было принято другое решение: скорость вращения диска только примерно соответствует требуемой, а временные интервалы определяются периодом следования встроенного тактового генератора. Частота и фаза этого генератора подстраивается под реальную скорость поступления информации с помощью инерционной системы автоподстройки. Благодаря инерционности этой системы корректировать частоту и фазу генератора не обязательно каждый период. Но периодическая коррекция всё же требуется, и канальный код EFM как нельзя лучше подходит для данной задачи.

CD-R в разрезе

По своему устройству диск CD-R (заготовка для записи), также как и его "штампованный" собрат, напоминает слоёный пирог (рис. 3) и отличается только наличием активного (регистрирующего) слоя.

Рис. 3. Строение CD-R диска

Для записи информации служит активный слой. Однако качественные характеристики CD-R определяются всеми слоями. Поэтому давайте просто рассмотрим CD-R последовательно, слой за слоем.

Основа - это просто!

Главной "деталью" CD-R диска является основа. От качества изготовления основы зависит почти половина качества всего диска. Правда, к характеристикам материала, из которого выполнена основа, особых требований не предъявляется, применяется тот же поликарбонат, который используется и при изготовлении CD-ROM. Но вот рельеф основы намного сложнее, чем у записанного диска (CD-ROM). Трудности начинаются с того, что "чистая", незаписанная заготовка не содержит никакой информации и, соответственно, на ее поверхности не должно быть никаких питов. Но ведь питы - это не только хранимая информация, но и источник данных для работы следящей системы. Как же на незаписанной заготовке удержать записывающую головку на воображаемой спирали с достаточной точностью? Для этого основа CD-R диска при изготовлении получает разметку - сплошную спиральную канавку (Pregroove). Трёхмерное изображение поверхности основы CD-R, построенное по результатам измерений, также выполненных по нашей просьбе в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины, приведено на рис. 4.

Рис. 4. Так перед нанесением следующих слоёв выглядит основа CD-R

Точные значения ширины, глубины и даже угла наклона боковых стенок - это и есть самое большое ноу-хау фирмы, выпускающий CD-R.

Эта направляющая канавка заполняется органическим красителем. Благодаря красителю луч лазера несколько ослабляется, поэтому от самой канавки в фотоприёмники попадает меньше света, чем от остальных участков диска. Этого достаточно для надёжной работы следящей системы устройства записи. Конечно, краситель не может быть очень тёмным. Ведь его наличие не должно в дальнейшем мешать считывающим устройствам, которые могут и не предполагать наличие спиральной разметки. Но следящая система записывающего устройства специально разработана для отслеживания положения относительно слабоконтрастной дорожки.

В CD-ROM питы не только содержат полезную информацию и позволяют следить за информационной дорожкой, но и служат для синхронизации частоты своего тактового генератора с частотой следования битов считываемого последовательного кода. Отсутствие питов у незаписанного CD-R заставляет применять весьма хитроумные технические решения для синхронизации частоты тактового генератора (в данном случае со скоростью вращения диска). В частности, в CD-R канавка выполнена не в виде ровненькой спирали, как её представлял себе Архимед, а с микроскопическими отклонениями - вобуляцией (рис. 5).

Рис. 5. Так выглядит вобуляция направляющей канавки

Частота колебаний канавки относительно спиральной траектории составляет 22,05 кГц (для скорости вращения диска 1х). Соответственно, один период этих колебаний занимает 60 мкм спиральной траектории. Амплитуда колебаний всего 0,03 мкм, значительно меньше ширины самой канавки, но этого достаточно, чтобы выделить колебания с частотой 22,05 кГц и синхронизировать этими колебаниями частоту своего тактового генератора.

К сожалению, на этом трудности с определением местоположения записывающей головки не заканчиваются. Как известно, информация на CD-ROM записана отдельными порциями - кадрами (секторами, блоками). В заголовке каждого кадра содержится служебная информация, в том числе и о номере текущего кадра. Номер кадра представляется двоично - десятичным кодом в формате (минута):(секунда):(номер кадра в пределах данной секунды). Каждая секунда содержит 75 кадров. Пока на CD-R не записано ни одного кадра, информации о номере кадра не может быть. Но она ведь нужна!

На самом деле эта информация есть и на девственно чистом CD-R. Запрятана она также в форме канавки. Это так называемое действительное время по разметке (ATIP - Actual Time In Pregroove). Вся спиральная разметка разбивается на фреймы, каждый из которых по длительности соответствует одному кадру информации. Информация о номере фрейма (будущего кадра) представлена на разметке путем сдвига частоты вобуляции на 1 кГц от значения 22,05 кГц, т.е. реально частота вобуляции принимает значения 21,05 кГц или 23,05 кГц. То или иное текущее значение частоты вобуляции играет ту же роль, что и питы и ленды на поверхности CD-ROM. Номер фрейма - это 42 последовательных временных интервала, закодированных рассмотренным выше кодом EFM. Серия из 42 временных интервалов декодируется в 3 байта, из них один байт (две десятичные цифры) - это минута, один байт (две десятичные цифры) - секунда и один байт (также две десятичные цифры) - номер фрейма в текущей секунде.

Спиральная канавка у CD-R начинается несколько ближе к центру диска, чем у обычного CD-ROM начинается последовательность питов. На этом начальном участке, недоступном, как правило, для считывающих приводов CD-ROM, расположены две служебные области: для калибровки мощности лазера перед записью PCA (Power Calibration Area) и для временного хранения таблицы содержания диска PMA (Program Memory Area). PCA используется для выбора оптимальной мощности лазера перед каждой записью, а PMA - для временного хранения таблицы содержимого диска в процессе записи.

PCA и PMA являются таблицами фиксированной длины ёмкостью по 99 элементов каждая, что и ограничивает возможное количество сессий.

На этом участке существует также специальная таблица, в которой содержатся некоторые сведения, характеризующие данный CD-R. Таблица содержит специальную информацию, которая присутствует всегда, и дополнительную информацию, которая может быть на диске, а может и не быть. Специальная информация - это, например, сведения об производителе матрицы, с которой изготовлена основа данного CD-R, сведения о применяемом красителе и оптимальной мощности лазера, код применения (например, для бытовых аудиорекордеров). Дополнительная информация - это, например, максимальная и минимальная скорость записи. Таблица выполнена путем формирования самых настоящих "питов" и "лендов", как в CD-ROM, т.е. не может быть изменена никаким способом. Но она может быть прочитана. Для этого существуют различные программы, например, cdr_identifier_152.exe (одна из самых удачных и широко распространённых).

К сожалению, такие программы довольно часто бесполезны, особенно для новых CD-R. Дело в том, что точное содержание таблицы и коды производителей матрицы определяются Orange Forum - организацией, занимающейся стандартизацией в области CD-R. Раньше вся эта информация была общедоступной. Сейчас ссылка на эту информацию на сайте Orange Forum выглядит очень даже обидно:

Disc Identification Method (Orange Forum Members Only).

Активный слой

Активный слой - на самом деле это и есть тот краситель, которым заполняется направляющая канавка. Так он и задумывался. Но, несмотря на то, что сейчас мы рассматриваем этот слой только как заполнение красителем специальной канавки, это все же слой. Почему это так, нам станет предельно понятно после того, как мы разберемся с технологическими особенностями изготовления CD-R. Сейчас же давайте только посмотрим, каким же образом осуществляется запись информации на CD-R, или, другими словами, как канавка превращается в питы.

Выжигаем информацию

В процессе записи на отдельных участках мощность лазера увеличивается от 0,7 мВт (мощность при считывании) до величины порядка 8 мВт (для первой скорости). Энергия лазерного луча поглощается органическим красителем и преобразуется в тепло. Иногда этот процесс называется "прожигание". Термин "прожигание" не совсем точен и в некотором смысле даже вреден. Создается впечатление, что в отражающем слое или где-то ещё создаются "дырки". На самом деле под действием выделяющегося тепла происходят различные изменения (рис. 6).

Рис. 6. Так канавка превращается в питы

В результате нагрева краситель обугливается и в нём появляются микроскопические газовые пузырьки. В процессе выделения газов увеличивается объём красителя и деформируется отражающий слой. Краситель нагревается до температуры, превышающей температуру плавления поликарбоната, вследствие чего и сама основа в данной точке плавится и деформируется.

Для разных дисков и разных режимов записи могут преобладать те или иные эффекты. Это не столь важно, в любом случае прозрачность такого участка с точки зрения лазера значительно ухудшается, что эквивалентно "питу" в обычном CD-ROM. Возникает только путаница, как это всё назвать. Ведь под термином "ленд" понимается вся поверхность диска, не занятая питами. Собственно, слово-то land и переводится с английского как "поверхность". И в дисках CD-R есть самый настоящий ленд: это участки поверхности между витками направляющей канавки. Поэтому канавка у незаписанного диска CD-R называется просто канавка (groоve), а после записи вся канавка считается разбитой на ряд питов. Только одни питы обозначают питы (pit marks pits), а другие питы обозначают ленды (land marks pits).

После того, как диск записан, надобность в канавке с ATIP отпадает. Обычные приводы CD-ROM даже не догадываются о её существовании, а просто анализируют тёмные и светлые участки диска. При этом, когда привод читает записанный диск, то следить за дорожкой ему даже легче. Даже на участках, соответствующих ленду на "алюминиевом" диске, т.е. светлых участках, сама дорожка немного темнее остальной поверхности. Но вот считывать записанную информацию труднее, чем с CD-ROM. Это и меньший коэффициент отражения из-за наличия дополнительного слоя, это и качество формирования питов лазерным лучом. Качество формирования питов зависит, конечно, в первую очередь от свойств красителя, поэтому рассмотрим этот вопрос подробнее.

В действительности взаимодействие луча лазера с активным слоем намного сложнее. Но более строго мы сможем рассмотреть влияние параметров активного слоя на качественные характеристики CD-R только после краткого анализа особенностей технологического процесса изготовления CD-R, что и будет сделано в продолжении данной статьи. Сейчас же мы можем обсудить характеристики красителей только как вещества, которое заполняет направляющую канавку и "прожигается" в процессе записи.

Красивые подробности о красителях

В настоящее время на рынке представлены первоклассные модели CD-R дисков с различным активным слоем. Конечно, каждый тип активного слоя обладает своими специфическими характеристиками. И производители CD-R на этом основании проводят мощные рекламные акции для доказательства того, что применяемый данной компанией активный слой самый активный в мире. Taiyo Yuden гордится тем, что она первая применила активный слой на основе цианина, и именно он лег в основу стандарта под названием "Оранжевая книга", в котором описывается, каким должен быть CD-R. Ей вторит TDK, которая говорит что только цианин хорош для Audio CD (подразумевается, наверное, не просто цианин, а именно цианин от TDK). Концерн Mitsubishi Chemical разработал краситель Metal Azo и почти убедил нас в том, что только диски Verbatim, использующие краситель Metal Azo, пригодны для записи. А в это время Mitsui Advanced Media, Inc. запатентовала по крайней мере два типа красителей на основе фталоцианина и утверждает, что её диски - это "диски третьего тысячелетия". Где же правда?

Если оставить в стороне рекламную шумиху вокруг данного вопроса, то окажется, что существует только две разновидности красителей: на основе цианина и на основе фталоцианина.

Цианин - это краситель, который исторически первым начал применяться в CD-R. Своё название он получил из-за цвета (cyan - голубой). Никакого отношения к ядовитым цианидам он не имеет, так что не пытайтесь скормить испорченный CD-R любимой тёще.

В чистом виде цианин никогда не применялся в CD-R. Сам по себе этот краситель очень чувствителен к солнечному свету, поэтому всегда требует применения стабилизирующих добавок. Цианин имеет достаточно тёмный цвет. Поэтому направляющая дорожка оказывается очень контрастной, и любое записывающее устройство изначально с успехом справлялось с задачей отслеживания этой дорожки. Но из-за тёмного цвета коэффициент отражения света даже на тех участках, которые должны быть светлыми, получается не очень высок. Это являлось основной причиной того, что "золотые диски" плохо читались в обычном приводе CD-ROM. Конечно, за время существования CD-ROM и записывающие устройства, и читающие приводы, и сам краситель стали уже не те, что были 20 лет назад. В современных заготовках на основе цианина какие-либо проблемы, связанные с цветом красителя, практически исключены. Единственной действительной проблемой является чувствительность цианина к ультрафиолетовым лучам. Диск, эксплуатируемый в солнечных помещениях, может довольно быстро растерять все записанные на него битики.

Кроме того, цианин идеально работает при записи на первой скорости, но при увеличении скорости записи качество записи, как правило, оставляет желать лучшего. Поэтому исследования, направленные на улучшение эксплуатационных характеристик цианина, продолжаются и сейчас. Наиболее значительная разработка в этом плане - это краситель Metal Azo.

Краситель Metal Azo разработан концерном Mitsubishi Chemical и применяется только в дисках с торговой маркой Verbatim. Это тоже цианин, но с уникальными патентованными стабилизирующими добавками. Диски Verbatim имеют очень приятный насыщенный синий цвет. Приятно брать в руки, и ни с какими другими не спутаешь. Но главное достоинство этих дисков, конечно, не в красоте. Благодаря добавкам удалось значительно повысить стойкость красителя к ультрафиолетовым лучам и теплу. Кроме того, значительно расширился диапазон скоростей записи. Именно поэтому диски Verbatim пользуются заслуженным уважением.

Фталоцианин разработан одним из самых известных производителей CD-R - фирмой Mitsui. Одной из целей разработки было именно понижение чувствительности к ультрафиолетовым лучам. Фталоцианин сам по себе намного стабильнее, чем цианин, и поэтому не требует никаких дополнительных стабилизирующих добавок. Преобладающим эффектом при записи диска с активным слоем на основе фталоцианина является выделение газов с образованием пузырьков и сопутствующей деформацией отражающего слоя. Поэтому фталоцианин требует меньшей мощности лазера при записи (рис. 7).

Рис. 7. Требуемая мощность лазера при записи (по данным Mitsui Toatsu)

Фталоцианин, в противоположность цианину, очень хорошо работает на повышенных скоростях записи и плохо - на первой скорости.

Фталоцианин имеет золотистый цвет и значительно светлее цианина. Более того, даже после записи диск остается почти прозрачным. На этом основании многие испытывают предубежденность к нескромно-светлым дискам. Но реальных причин для беспокойства всё же нет. Это мы видим, какого цвета краситель у CD-R. Лазер же по своей природе дальтоник. Он "не понимает" цвет. Для него существуют только яркие участки и тёмные. Более того, лазерная головка определяет яркость только в инфракрасной области света, которую мы не видим. Поэтому мы с лазером никогда и не поймём друг друга. Остаётся полагаться только на обещания разработчиков красителя, что с точки зрения лазера краситель достаточно тёмный. Что же касается того факта, что диск остается светлым после записи, то и здесь ничего удивительного нет. Поскольку основным эффектом при записи для фталоцианина является образование газовых пузырьков и практически отсутствует потемнение, то сформированные питы в основном просто рассеивают свет. Мы-то видим и рассеянный свет, но лазеру, чтобы что-то увидеть, нужно очень точно этот свет сфокусировать. Поэтому лазеру записанные на фталоцианине питы всё равно кажутся абсолютно чёрными.

Конечно, когда первые диски с фталоцианиновым активным слоем только появились, с ними были реальные проблемы. Но проблемы были связаны не с худшими характеристиками красителя, а с тем, что эти характеристики не такие, как у цианина. Устройства записи не были готовы к работе с такими дисками. Во-первых, по всей видимости, не только для нас, но и для лазера фталоцианин несколько прозрачнее цианина. Некоторые записывающие устройства, похоже, просто теряли канавку в процессе записи и безнадежно портили заготовки. Но главное, даже если запись и происходила успешно, прочитать записанный диск можно было только на отдельных приводах CD-ROM. Низкое качество записи было связано чаще всего с тем, что записывающий привод или не понимал, какую мощность должен развить его лазер, или просто не мог стабильно поддерживать пониженный уровень мощности. Но это был период, когда для каждого привода приходилось подбирать тип заготовок, на которых запись проходила более-менее успешно. Ну и что, компьютерщики со стажем могут вспомнить период, когда обычные дискетки хорошо читались только в том приводе, на котором были записаны. Время то прошло. Сейчас, благодаря активной деятельности Orange Forum, такой проблемы не существует в принципе. И диски с надписью Mitsui, использующие фталоцианиновый краситель, считаются если не самыми лучшими, то уж, по крайней мере, одними из лучших в мире.

Одно из самых перспективных направлений в развитии красителей на основе фталоцианина - это технология Supergreen, разработанная концерном CIBA (Швейцария). Диски с красителем Irgafor, созданном на базе технологии Supergreen, выпускаются очень многими "молодыми" в данной области предприятиями, в том числе киевским заводом "Росток-СД", Уральским электронным заводом. Основным направлением разработки было создание красителя, способного работать при любой скорости записи. Особенно большой проблемой для фталоцианиновых красителей было низкое качество записи на первой скорости. Компьютерщиков этот вопрос, конечно, мало волнует. Им хочется записывать на скорости не меньше 16х. Но в мире существует огромное количество бытовых аудиорекордеров, которые записывают музыкальные произведения прямо на CD-R. По самой сути работы эти рекордеры должны работать на первой скорости. Поэтому одно время серьезно обсуждалась необходимость разделить все виды CD-R на две большие группы: для скоростей записи 1х...8х и для более высоких скоростей. Более того, диски были лучше всего оптимизированы для определенной скорости. Если на упаковке диска значилось 12х, то на этот диск можно было отлично записывать именно на скорости 12х. На более низких скоростях тоже можно писать, но уже несколько хуже. На коробках с дисками, изготовленными по технологии Supergreen, например, Rostok Media завода "Росток-СД", значится 1х...12х. Такие диски можно записывать на любой скорости.

Существуют и другие типы красителей. В частности, Kodak применяет свой краситель Formazan, который представляет собой гибридную смесь цианина и фталоцианина.

Какой краситель самый лучший

На наш взгляд, противопоставлять один тип красителя другому в настоящее время несколько даже некорректно. Выше мы рассмотрели основные типы красителей и отметили их "родовые пятна", достоинства и недостатки исходных материалов, на основе которых производятся красители для CD-R. Реально же применяемые в CD-R красители сейчас очень сильно отличаются от исходного вещества, лежащего в его основе. Различные типы красителей сейчас - это скорее способ обойти патентные ограничения, чем способ получить различные свойства. Если вы держите в руках диск от Taiyo Yuden, то мало кто отважится сказать, что это не самый лучший диск. И не надо даже интересоваться, какой краситель применяет Taiyo Yuden. Конечно, самый лучший. Все современные диски хорошо записываются на любой скорости. Даже на дисках Verbatim, у которых в основе красителя лежит потенциально "низкоскоростной" цианин, сейчас пишут, к примеру, на скорости 1х...16х. Да и вообще связывать качество диска только с типом красителя не совсем корректно. Качество диска зависит практически от каждого его элемента. В последующих частях мы будем касаться вопросов качества всего диска. Но производители дисков очень откровенно хвалят в первую очередь применяемый краситель. Поэтому уместно будет, наверное, и нам сейчас затронуть эту больную тему.

Качество диска - это способность без существенных ошибок записать информацию и способность достаточно долго ее хранить без увеличения частоты ошибок чтения записанной информации.

Со способностью без существенных ошибок записать информацию всё более-менее ясно. Каждый тип красителя требует своего режима записи. Поэтому если записывающее устройство позволяет правильно выдерживать требуемый режим записи для данного вида красителя, то и запись будет качественной. Таким образом, вопрос качества записи на заготовках с данным типом красителя - это в первую очередь вопрос качества записывающего устройства. Если, конечно, технология нанесения активного слоя не была нарушена при изготовлении самого диска. Но об этом мы поговорим, когда разберём некоторые особенности производства дисков.

Что же касается способности длительного хранения записанной информации, то здесь все производители дисков пытаются напустить побольше тумана. Одни обещают сто лет, другие двести. Прямо "угадай мелодию" получается. И аргументы вроде бы у всех убедительные. На самом же деле оценка длительности хранения информации - это прогноз, основанный в основном на математических расчётах и тестах искусственного старения. Единой методики нет, поэтому каждая фирма выбирает такую методику, при которой её диски выглядят лучше. А уж в рамках выбранной методики вычисления делаются честно, без подтасовок. Но если сравнить результаты прогнозов, выполненных различными фирмами, то перестаешь вообще чему-нибудь верить. Для примера, на рис. 8 слева приведены результаты прогнозов для красителя Metal Azo, а справа - для фталоцианина.

Рис. 8. Так какой же краситель лучше?

Не будем даже уточнять, какие фирмы делали приведённые на рис. 8 прогнозы. Похоже, что придется подождать лет сто - сто пятьдесят, чтобы узнать правду.

Другие слои CD-R

Отражающий

От параметров отражающего слоя также в большой степени зависит качество заготовки. Но здесь всё же у производителей CD-R не так много возможностей для маневра. Первые CD-R выпускались только с отражающим слоем из настоящего золота. Самой большой проблемой было обеспечить более-менее приемлемую отражающую способность, которая зависит как от свойств отражающего слоя, так и от свойств красителя.

Благодаря исследованиям специалистов компании Tajyo Yuden было найдено удачное сочетание: золото по цианину. И до сих пор многие предпочитают диски именно с таким отражающим слоем. Но на самом деле для покупателей этот вопрос должен стоять на последнем месте. Это только со стороны кажется, что если в конструкции чего-либо применяется золото, то это хорошо. В действительности же лучше получается, когда каждому времени свой овощ. Золото применялось вынуждено, когда и технология производства самих дисков еще не устоялась, и применяемые красители не позволяли использовать другие металлы. По ряду же параметров серебряное покрытие для CD-R предпочтительнее, особенно для заготовок, предназначенных для записи дисков на высоких скоростях и применяющих "прозрачные" красители. Могут применяться и специальные сплавы, обеспечивающие в ряде случаев даже лучшее качество (для конкретного красителя, разумеется), чем чистое серебро.

Таким образом, сейчас можно встретить диски с отражающим слоем из чистого золота, из чистого серебра и из блестящей фольги, состав которой от нас скрывают. Причем скрывают не потому, что в применении специально разработанной для этих целей фольги есть что-то нехорошее, а из популистских соображений. Нам ведь кажется, что лучше всего применять золото. Ну, в крайнем случае, серебро. Как же производитель может громко сказать, что он применяет не то, что мы хотим! А ведь покупаем то мы не золото и не серебро, а весь диск целиком.

Защитный

Защитный слой практически не участвует в процессе записи. Но при эксплуатации качество защитного слоя гораздо важнее качества любого даже самого активного слоя. Ведь отражающий слой очень тонок. Да и держится он, честно говоря, больше на честном слове, чем на предшествующем ему активном слое. Любое повреждение отражающего слоя приведёт к тому, что лучу лазера не от чего будет отражаться, и с его точки зрения в этом месте образовался один сплошной пит гигантских размеров. Для механической защиты отражающего слоя и введён защитный слой. Понимая важность защитного слоя для эксплуатации, многие производители CD-R считает своим долго написать на своём диске или хотя бы на упаковке что-то вроде "Scratch resistant". Но защитный слой служит не только для механической защиты. Если мы сделаем на поверхности отражающего слоя надпись очень мягким фломастером, то слой, может быть, и не повредится. Но кто же знает, какими чернилами заправлен фломастер. А для лазера, в общем-то, всё равно, соскоблили мы отражающий слой или аккуратно растворили в чём-нибудь.

Некоторые фирмы запатентовали специальные покрытия, обладающие улучшенными защитными свойствами. Например, покрытие InfoGuard от Kodak. Это действительно хорошая защита, хотя по своей сути любой защитный слой - это специальный прочный лак, возможно с вкраплёнными твердыми частичками.

Декоративные слои

Декоративные слои могут не иметь для "живучести" диска никакого значения. По крайней мере если мы записываем один диск для себя и вообще не делаем на самом диске поясняющих надписей. Однако, если речь идет об изготовлении партии дисков, то покрытие должно позволять нанести на его поверхность рисунок и поясняющие надписи. А то ведь и защитный слой может не помочь. Но эти вопросы относятся скорее к технологии нанесения рисунков и надписей на поверхность компакт-диска. Поэтому мы рассмотрим данный вопрос подробнее в последующих публикациях, когда будем обсуждать технологии печати изображений на компакт-дисках.

Таким образом, для CD-R "слои всякие нужны, слои всякие важны". Беда только в том, что мы не можем, даже заказывая диск непосредственно на заводе, предъявить свои требования к каждому слою. Это вам не "ателье индпошива". Мы можем только купить диск определенной марки, той марки, которую выпускает данный завод. Поэтому, чтобы разобраться в вопросе, какой же диск хороший, а какой плохой, необходимо выяснить некоторые нюансы производственного процесса. Но об этом чуть позже.

Следите за появлением новых статей. Замечания, пожелания и вопросы присылайте по адресу epos@eposmail.kiev.ua.

	Содержание:
	• Часть 1 - Введение • Часть 2 - Можно ли тиражировать компакт-диски? • Часть 3 - Как можно тиражировать компакт-диски? • Часть 4 - Как делаются CD-R-диски?

Рис. 1. "Мечта пирата"