Методика тестирования оптических приводов |
Оптический накопитель, или привод оптических дисков – это устройство, которое позволяет хранить информацию на плоских многослойных дисках диаметром 8 или 12 мм, используя оптический принцип считывания и записи. На заре появления этих устройств осуществлять запись на диски было технически сложной задачей, поэтому первые накопители допускали только чтение информации, а запись выполнялась в заводских условиях. Сегодня запись информации с использованием лазера самого оптического привода является рядовой задачей, и большинство предлагаемых на рынке накопителей, за исключением самых дешевых, обладают возможностью записи данных на диски.
Сегодня в широкой продаже имеются оптические диски двух поколений – CD (Compact Disc) и DVD (Digital Versatile Disc). На подходе третье поколение носителей, которое представлено дисками двух несовместимых форматов – BD (Blu-Ray Disc) и HD DVD (High-Density DVD). Для каждого поколения характерны своя плотность записи (и объем диска соответственно), скорость обмена данными и принципы кодирования и организации информации на диске.
Компакт-диски (CD) исторически являются первыми оптическими носителями информации (если не учитывать древние носители с низкой плотностью – перфокарты и перфоленты). Изначально CD разрабатывались для хранения цифровых аудиоданных в виде потока цифровых выборок в формате PCM с частотой дискретизации 44.1 кГц и разрядностью 16 бит. Именно специфика хранимых данных и предопределила физическую и логическую структуру CD:
В качестве базовой скорости (1Х) для дисков CD принята скорость чтения данных при воспроизведении аудио – 150 Кб/с. Эта же шкала используется для упрощенного обозначения средней скорости обмена данными для носителей другого типа, например, USB-брелоков и карточек флэш-памяти. Современные модели пишущих приводов способны считывать данные с дисков CD со скоростью до 7,2 Мб/с (48х); поддержка скорости 7,8 Мб/с (52х) и выше имеется только у простых по конструкции CD-ROM и CD-рекордеров.
Некоторые модели оптических приводов могут сообщать по специальной команде количество зафиксированных одиночных ошибок в одном блоке данных (C1), а также множественных ошибок, требующих применения специальных алгоритмов для их исправления (C2). Это позволяет анализировать стабильность распознавания оптической системой привода шаблона на поверхности носителя, а значит, устойчивость считывания данных на диске. Особенно актуально это для дисков однократно записываемых (CD-R) и перезаписываемых (CD-RW). Проверка стабильности считывания отметок, оставленных лазером в несущем слое компакт-диска, позволяет оценить точность настройки мощности лазера для выполнения качественной записи, а также качество самих дисков, на которые производится запись.
Команды оценки уровня ошибок, по которым можно получить данные о частоте C1 и С2, не являются стандартными, их реализация зависит от производителя оптического привода.
Диски DVD отличаются от CD не только по таким физическим параметрам, как глубина несущего слоя, ширина и минимальная длина ямок (питов) на поверхности и длина волны лазерного луча, выполняющего считывание данных, но и по своей логической структуре:
Технологии записи дисков DVD до сих пор развивается по трем независимым направлениям. Формат DVD-R/-RW разрабатывается компанией Pioneer и принимается официальной организацией, ответственной за сертификацию и стандартизацию формата DVD – "DVD Forum". Формат DVD+R/+RW разрабатывается альянсом "RW Alliance", в который входят ведущие производители A/V-аппаратуры. Эта организация действует наиболее активно, она первой внедряет новые технологии и решения. Третий формат записываемых дисков, DVD-RAM, разработан группой японских компаний, в которую входят Hitachi, Matsushita и т.д., но ввиду дороговизны и ограниченной поддержки другими производителями распространен мало.
Формат DVD-RAM изначально предполагал возможность многократной перезаписи, в то время как диски "плюс" и "минус" выпускаются как в перезаписываемом, так и однократно записываемом вариантах. Формат "минус" является наиболее совместимым с точки зрения логической структуры с первоначальным форматом DVD-ROM, а у "плюса" есть некоторые проблемы, в связи с чем при записи дисков необходимо включать режим совместимости с DVD-ROM ("Booktype setting", или "bitsetting"). Диски DVD-RAM с форматом DVD-ROM не совместимы по определению, так как имеют иной формат разметки дорожек.
Формат DVD изначально предусматривал возможность хранения информации на двух слоях диска: нижний слой является отражающим, верхний – полупрозрачным, расстояние между ними составляет примерно 55 нм. За счет точной фокусировки лазера при считывании возможна работа с одним из двух слоев; при этом плотность данных у двухслойного диска немного уменьшена (10%), чтобы повысить стабильность чтения. Сегодня существуют записываемые (пока – однократно) диски с двумя слоями – DVD+R Double Layer (DVD+R9) и DVD-R Dual Layer (DVD-R9), которые существенно дороже (примерно в 5 раз) однослойных. Применение таких дисков оправданно для записи видеофильмов в высоком качестве.
Видеодиски DVD-Video распространены очень широко, они могут быть как одно-, так и двухслойными. Многие производители оптических накопителей специально ограничивают скорость их чтения (так называемый "Rip-lock") для снижения уровня шума при просмотре видео и для невозможности быстрого копирования дисков.
Базовая скорость (1Х) для дисков DVD отличается от таковой у CD. За точку отсчета взята скорость воспроизведения потока видео в формате MPEG2 с аудиодорожкой в формате Dolby AC3 – 1,375 Мб/с. На сегодня максимальная скорость чтения, при которой возможна стабильная работа с диском DVD, составляет 22 Мб/с (16х). Для повышения скорости записи производители оптических приводов начали применять новые методики, ожидается появление устройств с поддержкой записи на скорости 24х и выше.
Для дисков DVD также возможен контроль качества – он проводится аналогичным образом, только с подсчетом ошибок при проверке кодов строк – PIE, и кодов столбцов – PIF. Частота возникновения единичных ошибок PIE может быть довольно высокой, но они легко исправляются "на лету". Ошибки PIF могут быть фатальными, если анализ контрольных сумм не позволит их исправить. В этом случае привод фиксирует ошибку типа POF.
Сегодня существует ряд программ от независимых разработчиков, которые позволяют проводить тестирование качества чтения дисков различных типов. Вот перечень самых известных из них:
Некоторые производители предлагают свои программы для тестирования качества записи и чтения, которые совместимы, конечно, только с их приводами. Такие утилиты имеются, например, у BenQ и Plextor.
Понятие "стратегия" по отношению к процессу чтения и записи оптических дисков связано с природой процесса работы оптического привода с носителями. Дорожка с данными закручена на диске по спирали – от центра к краю. Скорость, с которой метки на спиральной дорожке "пролетают" под считывающей головкой, зависит не только от угловой скорости вращения диска, но и от того, в каком месте дорожки (на каком расстоянии от центра) происходит доступ. При равной скорости вращения данные в начале диска читаются и записываются медленнее, чем данные в конце диска, примерно в 2.4 раза.
Первые оптические приводы были предназначены для воспроизведения музыкальных дисков. Для обеспечения стабильной работы необходимо было обеспечить стабильную линейную скорость "пролета" меток под головкой. Поэтому скорость вращения плавно регулировалась таким образом, чтобы скорость чтения оставалась постоянной. Такая стратегия управления вращением диска получила название CLV – Constant Linear Velocity. При чтении начала диска обороты диска максимальны, с приближением к внешнему ободку они снижаются.
Когда началось использование дисков CD-ROM для хранения компьютерных данных, разработчики захотели увеличить скорость чтения. Поначалу прирост скорости достигался простым увеличением оборотов двигателя, вращающего диск, без изменения стратегии. Именно так, с использованием CLV, но с повышением оборотов в несколько раз, работали приводы CD-ROM первых поколений. Однако обороты, необходимые для чтения данных на скорости 16х в начале диска, уже подвергают механику оптического привода слишком большим нагрузкам. Да, в конце диска обеспечить высокую скорость можно и на приемлемых оборотах, но в начале этого сделать уже не удается.
Применение стратегии CAV – Constant Angular Velocity – позволило производителям приводов и дальше наращивать скорости. Только теперь уже речь не идет о постоянной скорости чтения. Стратегия CAV предполагает удержание постоянной скорости вращения диска вне зависимости от места, где выполняется чтение. Электроника современного привода автоматически подстраивается под нужный поток данных. При стратегии CAV реальная скорость чтения данных в начале диска отличается от скорости чтения в конце диска, как мы уже говорили, в 2.4 раза.
(Заметим, что удержание высоких оборотов диска возможно только при непрерывном чтении данных. Если необходимо перемещение между различными секторами, например, при запуске программы с диска, то привод обороты понижает, иначе он не сможет "поймать" дорожку. Соответственно падает и скорость работы).
Существуют две гибридных стратегии, используемых при выполнении записи. Стратегия Z-CLV (Zoned CLV) предусматривает удержание постоянной скорости записи (и постоянной мощности лазера) не на всем протяжении диска, а в пределах одной зоны (их обычно 2-4). Это особенно важно для капризных дисков типа RW, которые очень чувствительны к мощности лазера. В пределах каждой зоны скорость вращения изменяется в одинаковом диапазоне, но скорость записи остается постоянной.
Стратегия P-CAV (Partial CAV) предполагает разделение диска на две части. В начальной части диска используется стратегия CAV – с удержанием максимально возможной скорости вращения. С того места диска, где скорость обмена данными достигает заданной цифры, начинает применяться стратегия CLV: обороты снижаются, а скорость обмена остается постоянной. Такое искусственное ограничение необходимо в случае, когда рабочий слой диска не способен воспринимать данные на большой скорости. Применение P-CAV позволяет максимально быстро записать диск, не превысив ни безопасных оборотов, ни безопасной скорости записи.
Отметим, что современные приводы обычно используют все виды стратегий в зависимости от типа диска и выбранной скорости записи. Для дисков RW обычно применяются стратегии CLV или Z-CLV, диски R записываются либо по стратегии CAV, либо P-CAV. Скорость чтения тоже можно ограничить, воспользовавшись специальными утилитами. Обычно для скоростей ниже 12х выбирается стратегия CLV, для высоких скоростей применяется CAV или P-CAV.
Наша методика тестирования оптических накопителей предполагает проверку трех основных параметров оптического привода:
Проверка максимальной скорости чтения выполняется с помощью программы Nero CDSpeed. Программа строит график как скорости чтения, так и скорости вращения диска (последняя вычисляется, но не измеряется). От измерения скорости позиционирования, времени распознавания диска и раскручивания/замедления шпинделя было решено отказаться, так как эти показатели практически не влияют на общую скорость работы с оптическими дисками.
Для тестирования применяются диски нескольких типов (CD-ROM, CD-DA, DVD-ROM, DVD-Video, CD-R, CD-RW, DVD+R, DVD-R, DVD+RW, DVD-RW, DVD+R DL) нормального качества, а также диски CD-ROM, CD-DA, DVD-ROM, DVD-Video с дефектами изготовления, не позволяющими многим приводам их прочитать.
Также проверяется возможность управления скоростью и стратегией чтения с помощью программы Nero DriveSpeed. Проверка выполняется для различных типов дисков, поскольку доступные скорости (режимы) часто зависят от того, какой диск (штампованный, записываемый, перезаписываемый, аудио, видео и т.п.) установлен.
Для измерения скорости и стратегии записи используется программа Nero CDSpeed и набор из следующих носителей:
| Тип | Марка | Производитель | Запись |
| CD-R | SmartBuy: Color CD-R | Prodisc | 48x |
| SmartTrack: Colored CD-R | Prodisc | 48x | |
| TDK | Mitsui | 52x | |
| Verbatim: Extra Protection CD-R | Moser Baer | 52x | |
| CD-RW | Verbatim | Verbatim | 12x |
| SmartBuy | Prodisc | 12x | |
| Verbatim: Ultra-speed+ | Verbatim | 32x | |
| DVD-R | Verbatim (MCC 03RG20) | Mitsubishi Chemicals | 16x |
| SmartTrack (TYG02) | unknown | 8x | |
| Mirex (MCC 03RG20) | Mitsubishi Chemicals | 16x | |
| DVD+R | Verbatim (MCC004) | Mitsubishi Chemicals | 16x |
| Mirex (MBIPG101 R05) | Moser Baer | 16x | |
| Philips (INFOME R30) | InfoMedia | 16x | |
| DVD-RW | TDK (TDK601saku) | TDK | 4x |
| Verbatim (MCC 01RW4X) | Mitsubishi Chemicals | 4x | |
| DVD+RW | Verbatim (MKM A02) | Mitsubishi Kagaku Media | 4x |
| SmartBuy | Prodisc | 4x | |
| SmartTrack (MBIPG101 W04) | Moser Baer | 4x | |
| Philips (PHILIPS 041) | Philips | 4x | |
| Mirex (INFODISC A10) | InfoDisc | 4x | |
| DVD+R9 | Verbatim (MKM 003) | Mitsubishi Kagaku Media | 8x |
| DVD-R9 | Verbatim (MKM 03RD30) | Mitsubishi Kagaku Media | 8x |
| DVD-RAM | Verbatim (Matsushita M01J3003) | Matsushita | 3x |
Эти диски имеются в широкой продаже в нашем регионе, их использует большинство пользователей – и опытных, и начинающих. Диски TDK и Verbatim относятся к категории дорогих и качественных (хотя часто под этими марками обнаруживаются самые заурядные производители), а диски SmartBuy, SmartTrack – это доступная по цене и не всегда качественная продукция.
Запись дисков также выполняется с помощью программы Nero CDSpeed. При этом на диске формируется набор тестовых искусственно сгенерированных файлов, что позволяет, во-первых, заполнить диск целиком, а во-вторых, исключает ситуацию опустошения буфера (актуально для 16-скоростной записи на DVD). При этом происходит измерение скорости записи – не только общего времени, но и стратегии, а также формируется на диске файл с графиком записи, что удобно при последующем анализе качества.
Проверка качества записи выполняется с помощью оптического привода NEC ND-3551A и программы Nero CDSpeed. Следует заметить, что данный оптический привод не отличается высоким качеством оптической системы, устойчивостью к ошибкам и дефектам, на внешнем радиусе (при высокой линейной скорости чтения) фиксирует больше ошибок – по сравнению с другими приводами, пригодными для проведения проверки качества (Lite-On, Plextor, BenQ, Pioneer). Однако свойство повышенной чувствительности к ошибкам в данном случае нам только на руку – разница между хорошо и плохо записанными дисками будет более явной. Привод NEC возвращает коды ошибок при чтении и CD, и DVD дисков, способен читать многие носители (CD-R, DVDGR, DVD-Video) на максимально возможной скорости в том числе и при проведении теста качества. Замечено также, что уровни ошибок в данном случае от скорости и стратегии (CAV, CLV) выполнения чтения практически не зависят.
Диск CD записан с хорошим качеством
Диск DVD записан с плохим качеством
Качество записи дисков оценивается по графикам ошибок чтения. Чем ниже уровни ошибок, тем более высоким можно считать качество записи. Как правило, наличие даже единичных ошибок C2 на дисках CD-R/-RW считается признаком низкого качества записи; для дисков DVD-R/-RW и DVD+R/+RW ошибки PIE и PIF неизбежны (даже для качественных штампованных дисков), но они должны находиться в разумных пределах (PIE<300, PIF<30).
| Комментировать | « Пред. запись — К дневнику — След. запись » | Страницы: [1] [Новые] |
