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Le pôle de recherche sur la conservation des données sur disques optiques numériques (GIS-DON)

 

Le GIS-DON change de nom et devient le GIS-SPADON


A l'occasion du renouvellement de sa convention constitutive, début octobre 2012, le GIS-DON a été rebaptisé GIS-SPADON pour Groupement d'Interêt Scientifique sur les Supports Pérennes d'Archivage des DOnnées Numériques.

Ce changement de nom a été décidé pour tenir compte de l'évolution rapide des technologies, afin d'élargir le domaine d'intérêt du GIS à tout support d'information numérique permettant de la conserver pendant plusieurs décennies voire siècles.

L'origine du GIS : un constat mitigé sur la qualité d'archivage des DON

Toutes les activités humaines engendrent au quotidien un nombre croissant de documents de toute sorte : textes, documents sonores ou visuels, données. A cette abondante production s'ajoutent les produits de tous les efforts de rétronumérisation qui sont faits dans le monde entier, afin de rendre les documents anciens plus facilement consultables et indexables. Il y a là un patrimoine qui est le résultat d'un investissement considérable et qu'il est important de conserver pour les générations futures.

Or nous nous trouvons devant un constat très alarmant : si l'utilisation du numérique est extrêmement commode pour stocker de très grandes quantités de données, ce stockage est fait sur des supports physiques et chimiques dont la durée de vie est relativement courte, car ils n'ont pas été conçus pour durer longtemps. Si des recopies régulières des données ne sont pas faites au bout quelques années seulement, toute l'information risque d'être perdue. La situation est d'autant plus grave qu'il semble exister un certain tabou autour de cette question qui fait que le problème n'est que rarement mentionné ; clairement, le grand public n'a pas conscience du danger que courent par exemples les données numériques stockées dans les hôpitaux (imagerie par exemple).

Ainsi de récentes études ont montré que certaines marques de supports magnétiques (disques durs et bandes) et de disques optiques (CD-R et DVD-R) étaient inutilisables après une période de stockage d'environ un an, alors que des supports d'autres marques, n'avaient montré aucune dégradation notable après 15 ans d'archivage.

La constitution du Pôle

Créé en 2004 à l'initiative du LNE, sous la forme d'un Groupement d'Intérêt Scientifique (GIS), ce pôle réunit six organismes de recherche spécialistes du domaine. Il s'est fixé comme objectif d'améliorer la conservation des informations enregistrées sur les Disques Optiques Numériques (DON), de proposer des solutions d'archivage stables et de guider les acteurs du domaine (instituts patrimoniaux, fabricants, utilisateurs) dans le choix des supports en précisant leurs conditions d'utilisation ; institutions patrimoniales, fabricants et utilisateurs de DON pourront ainsi tous contribuer plus efficacement à sauvegarder le patrimoine.

Par ailleurs les membres du GIS participent aux comités de normalisation (ISO, AFNOR, AES), en y faisant part des conclusions des différentes études menées au sein du GIS, ils contribuent ainsi à faire évoluer les normes du domaine.

Les 6 partenaires du GIS :

Un pilotage assuré par un conseil scientifique

Ce conseil, composé de onze personnalités compétentes issues des ministères et de laboratoires de recherche, décide de la stratégie, du programme et des travaux à mener par le GIS, et ce en concertation avec la mission Recherche-Technologie du Ministère de la Culture et de la Communication, en particulier pour les aspects patrimoniaux.
Liste des membres du conseil scientifique (235 Ko)

Des invités permanents

Lors des réunions du conseil du GIS DON, un certain nombre d'acteurs concernés par la problématique de l'archivage sont invités à participer aux débats compte tenu de leur expérience et/ou besoins en la matière.
Listes des invités permanents (191 Ko)

Le programme de recherche

Le programme de recherche poursuit trois objectifs :

  • - améliorer notre connaissance des phénomènes physico-chimiques intervenant dans le vieillissement des disques optiques,
  • - améliorer la caractérisation de l'état d'un disque gravé,
  • - étudier de nouveaux procédés technologiques applicables aux disques optiques permettant de garantir l'intégrité et la pérennité des informations.

Les études menées dans le cadre de ce programme ont pour objectif d'apporter les premiers éléments de réponse aux problématiques de l'archivage, notamment pour les disques optiques de types CD-R et DVD±R.

Ces études se prolongeront par la mise en place de l'assistance aux institutions en charge de l'archivage patrimonial avec entre autres une étude de l'offre industrielle à l'instar des travaux menés par l'OSTA (Optical Storage Technology Association). Cette assistance concernera en particulier les points suivants :

  • - le choix initial des disques à utiliser pour l'archivage,
  • - la qualification de la chaîne de gravure,
  • - le suivi des archives existantes.

Exposés présentés lors des conseils scientifiques

Conseil scientifique du 13 octobre 2015

  • La normalisation des applications en imagerie documentaire (pdf - 1 Mo)
    Gérard Cathaly - Pretou, Membre de l’ISO/TC 171,

  • Archivage électronique, quid de la normalisation : sélection d’un support de stockage numérique pour une préservation à long terme
  • Intervention de Jean-Marc Fontaine (pdf - 1,4 Mo)
  • Intervention de Jacques Perdereau (pdf - 0,5 Mo)
  • Jean-Marc Fontaine, Laboratoire d’Acoustique musicale et Jacques Perdereau, Expert indépendant
    Il s’agit de présenter les travaux de normalisation en cours en terme d’archivage documentaire et plus particulièrement d’une part la nouvelle norme ISO TR 17797 sur les médias d’archivage long terme ; d’autre part, le projet TR 20178 sur la mise en place de procédures de validation par un stress test (niveau de sévérité et durée d’exposition intermédiaire entre « l’estimation de durée de vie » et le « contrôle fabrication »).

Conseil scientifique du 11 juin 2015

  • A la rencontre du disque BLU RAY (pdf - 11,7 Mo)
    Jean-José Wanègue, Expert indépendant
    Il s’agit d’une présentation très exhaustive sur le disque Blu Ray (Etat de l’art, structure, caractéristiques, comparaison avec d’autres supports...).

Conseil scientifique du 14 mars 2015

Conseil scientifique du 16 décembre 2014

  • La préservation des données scientifiques (pdf - 2,1 Mo)
    Dr. Cristinel DIACONU, Centre de Physique des Particules de Marseille, CNRS/IN2P3 et Aix-Marseille Université
    Avec l’entrée dans l’ère digitale, l’humanité est devenue un gigantesque producteur de données scientifiques complexes et aussi uniques pour la plupart. L’investissement humain et financier pour obtenir ces données est significatif et leur préservation à long terme plus que nécessaire. Afin d’exploiter d’une manière intelligente l’effort investi pour des projets de recherche et d’observation, les programmes scientifiques doivent intégrer de manière cohérente la politique de sauvegarde et d’accès aux données à long terme. La présentation inclura des exemples de démarches de sauvegarde de données scientifiques complexes et notamment la collaboration DPHEP, ainsi qu’un projet multi-disciplinaire (PREDON) développé au sein du programme de grandes mases de données MASTODONS.

Conseil scientifique du 24 septembre 2014

  • Présentation du projet Telemeta (pdf - 6 Mo)
    Guillaume Pellerin, CEO / CTO @ Parisson
    Présentation du projet Telemeta dont l’objectif est de créer, une application WEB multimédia permettant de consulter les fonds d’archives sonores et leurs documentations afin de faciliter le travail des chercheurs, la diffusion des données du catalogue informatisé ainsi que la réutilisation des sources et leur conservation à long terme (système de sauvegarde intégré).

Conseil scientifique du 5 juin 2014

  • Détection des erreurs en vue d’un modèle de vieillissement des disques optiques (pdf - 6,4 Mo)
    Olivier ADAM, professeur à l'Institut Jean le Rond d'Alembert
    Présentation des résultats obtenus par l'UPMC : l'estimation de la durée de vie des disques optiques reste toujours un challenge, avec pour objectif final la définition d'un modèle de vieillissement permettant d'anticiper la perte irréversible de données numériques. Ce travail est basé sur 2 originalités : nous nous sommes intéressés a) aux variations du signal analogique en sortie du laser de la platine de lecture et b) au recours de l'algorithme de Viterbi pour corriger les erreurs que nous avons classées en 2 catégories : les erreurs récurrentes (rayures, tâches) et les erreurs instantanées (pb lors de la lecture). Les premiers résultats présentés ont été obtenus par simulation et à partir de trames de CD.
  • Présentation des résultats de la thèse de Steeve Collin (CIFRE - LNE - LPMM)
    Sandrine Therias du Laboratoire de PhotochimieMoléculaire et Macromoléculaire de Clermont Ferrand
    Cette thèse dont le sujet était l' " Étude du vieillissement des disques optiques numériques : recherche de corrélations entre évolution des constituants et perte de l’information" a été soutenue le 20 septembre 2013.
    Elle est consultable dans rubrique thèses soutenues au LNE.

Conseil scientifique du 9 avril 2013

  • Présentation des activités du Laboratoire de Photophysique et de Photochimie Supramoleculaires et Macromoleculaires (PPSM) (pdf - 9 Mo)
    Dr. Keitaro NAKATANI du Laboratoire de Photophysique et de Photochimie Supramoleculaires et Macromoleculaires - ENS Cachan / CNRS
    Présentation des activités en lien avec le GIS-SPADON au sein du laboratoire PPSM (Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires), unité mixte du CNRS et de l'Ecole Normale Supérieure de Cachan, spécialisée dans l'ingénierie moléculaire (conception, synthèse et étude des propriétés) de systèmes moléculaires et hybrides bio-actifs, photo- et électro-stimulables, ou encore ionophoriques.

Conseil scientifique du 30 novembre 2012

  • Identification des évolutions physico-chimique responsable du vieillissement des disques optiques numériques (pdf - 1,5 Mo)
    Présentation des premiers résultats de thèse de Steeve Collin, Doctorant au LNE
    Les disques optiques enregistrables sont constitués d’un assemblage de différents matériaux. Chacun de ces matériaux est susceptible d’évoluer au cours du temps via des phénomènes de vieillissement. De telles évolutions peuvent conduire, dans certains cas, à une perte des informations stockées dans le disque. Les travaux de recherche menés visent d’une part, à caractériser les évolutions physico-chimiques responsables de ce vieillissement et d’autre part, à les corréler avec les paramètres de perte de l’information (taux d’erreurs, modifications du signal optique…).
  • Comparatif de la qualité des DVD±R et des BD-R pour l’archivage des données numériques (pdf - 2,1 Mo)
    Jean-Michel LAMBERT du Laboratoire national de métrologie et d'essais
    Une étude a été réalisée pour le Ministère de la Culture en vue de déterminer les modèles de DVD et Blu Ray enregistrables les plus aptes pour l'archivage des données numériques. Certains modèles de BD-R, de type HTL, présentent une tenue au vieillissement accéléré (à 80°C et 80% d'humidité relative) aussi bonne que celle des meilleurs modèles de DVDR. Ils sont de plus pratiquement insensibles à la lumière. Les modèles de DVDR, d'un type nouveau (Millenniatta, Data Tresor Disc) ont montré une durabilité moins bonne que celle des meilleurs DVDR classiques.

Conseil scientifique du 26 juin 2012

  • Interaction laser ultrabref / matière au sein de matériaux transparents au laboratoire Hubert Curien (pdf - 5 Mo)
    Cyril MAUCLAIR du Laboratoire HUBERT CURIEN - Université Jean Monnet à SAINT ETIENNE
    L'étude de l'interaction laser ultrabref / matière au sein de matériaux transparents au laboratoire Hubert Curien a permis la réalisation de composants photonique photoinscrits dans la masse de verre (guide d'onde, démultiplexeur). De plus, la génération de nanostructures auto-organisées dans la masse a fait l'objet d'études où nous avons pu montrer que la la forme temporelle de l'irradiation laser permettait de contrôler certaines de leurs caractéristiques (période). La mise en forme spatiale de faisceau laser est mise à profit pour augmenter drastiquement la rapidité de photo-insciption. Des études de type pompe-sonde permettent de mieux cerner les aspects fondamentaux de l'interaction laser dans la masse pour les optimiser.

Conseil scientifique du 10 janvier 2012

  • Dégradation naturelle des DVD±R - Etude d’une collection de disques gravés de 2004 à 2008 (pdf - 481 Ko)
    Jean-Michel LAMBERT du Laboratoire national de métrologie et d'essais
    L'analyse de 59 modèles de DVD±R, gravés au LNE entre 2004 et 2008, a été faite en 2011. La comparaison avec l'analyse initiale, réalisée juste après gravure, a mis en évidence un vieillissement naturel important pour 7 modèles. La typologie des défauts est assez similaire à celle observée pour le vieillissement naturel des CD-R. Les différences de typologie ont été mises en évidence grâce aux méthodes spécifiques d'analyses développées par le LNE.

Conseil scientifique du 13 septembre 2011

  • Mémoires holographiques (pdf - 1,1 Mo)
    Gilles Pauliat du Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique
    Le document présente les avancées, contraintes et limitations des approches de mémoires holographiques bit à bit et page par page. Il est montré comment les mémoires interférentielles dites de Lippmann, pourraient permettre de relâcher certaines de ces contraintes.
  • Le stockage de données pérennes dans les verres : état de l’avancement du projet à Bordeaux (pdf - 3,3 Mo)
    Arnaud Royon du Laboratoire LOMA-CNRS
    Résumé : L'irradiation par laser femtoseconde de verres contenant de l'argent permet de créer des structures de dimensions sub-micrométriques composées d'agrégats d'argent en trois dimensions. Ces structures, lorsqu'elles sont excitées avec un laser Blu-ray, émettent de la fluorescence et peuvent donc être utilisées comme bits d'information. La stabilité de cette mémoire optique a été étudiée dans des conditions de température de 100°C pendant 4 mois.

Publications

La conservation des données sur CD-R

La qualité de l’enregistrement sur CD-R dépend de la vitesse de gravure et de l’adaptation du graveur au modèle de disque. La conservation sur de longues durées de l’information numérique dépend de plus de la stabilité physico-chimique du disque, en particulier de la couche enregistrable.
Synthèse de l'étude 2005 sur la conservation des données sur CD-R (961 Ko)

Evaluation de l’aptitude à l’archivage des modèles de CD-R, DVD±R et BD-R du marché

En 2006, 2008 et 2012 la Direction des Archives de France a demandé au LNE d’évaluer l’aptitude pour l’archivage des modèles de disques optiques enregistrables disponibles sur le marché. Cette évaluation est principalement basée sur la comparaison de la tenue des disques dans des conditions climatiques sévères : température de 80°C avec un taux d’humidité de 80 à 85%. Ces conditions permettent d’accélérer les processus de vieillissement et de limiter les essais à des durées raisonnables. Certains modèles de disques optiques peuvent conserver l’information numérique, dans ces conditions sévères, sur une durée d’au moins 2000 heures, alors que d’autres modèles ne résistent pas à une exposition de 250 heures.

Ont été recommandés :

  • 2 modèles de CD-R à l’issue de l’étude de 2008,
  • - 4 modèles de DVD-R à l’issue de l’étude de 2012,
  • - 2 modèles de BD-R à l’issue de l’étude de 2012,

Liste des modèles recommandés (30 Ko)


Les choix préconisés ont fait l'objet d'une circulaire adressée aux différents services d'archives et sont disponibles également sur le site Internet des Archives de France.
Modèles de CD-R pour l’archivage (rapport d'étude 2008 - 1 Mo)
Modèles de DVD-R pour l’archivage (rapport d'étude 2012 - 1,8 Mo)
Modèles de BD-R pour l’archivage (rapport d'étude 2012 - 1,5 Mo)

Vieillissement naturel de collections

En 2006, une étude a été menée sur l'état de conservation de la collection de 180 000 CD-R de l'INA qui contient les enregistrements des émissions radiophoniques depuis 1994. Des analyses ont été réalisées sur un prélèvement de 1500 disques gravés entre 1994 et 2004. Les résultats montrent que la tenue dans le temps de la collection est globalement bonne, les défauts relevés sur les analyses n’étant pas attribuables à un phénomène de vieillissement naturel. En particulier, la grande majorité des CD-R gravés dans les premières années gardent une bonne qualité, après dix ans de conservation.
Le LNE a établi une collection de 68 CD-R gravés entre 2000 et 2002. Cette collection comprend 60 modèles différents de cette époque. Des analyses des disques ont été faites à l’origine, juste après gravure, en 2004 et en 2009. La moitié des disques n’ont pas subi d’évolution significative en 2009, mais près d’un quart sont fortement ou très fortement dégradés.
Dégradation naturelle d’une collection de CD-R gravés entre 2000 et 2002 (rapport d'étude 2009 - 3,9 Mo)


Une collection de 98 CD-R établie par un particulier entre 1994 et 2004 a été analysée en 2009. On constate une grande disparité selon les modèles de CD-R. Sur 34 modèles contenus dans cette collection, près de 40% correspondent à des disques de bonne qualité. A contrario, 40% des modèles ont des disques dégradés et 18% des modèles n’ont que des disques dégradés. Les dégradations observées semblent pour l’essentiel dues à des phénomènes de vieillissement qui, le plus souvent, n’affectent pas uniformément la surface du disque.
Etat d’une collection de 98 CD-R gravés entre 1994 et 2004 (rapport d'étude 2009 - 3,1 Mo)


Une collection de 113 DVD±R gravés entre 2004 et 2008 a été analysée en 2009 puis 2011. Sur 60 modèles de cette collection, 7 modèles présentent un vieillissement important, avec parfois des pertes de données. L'analyse détaillée des disques dégradés fait apparaitre une similitude avec les dégradations observées sur CD-R. Toutefois, la répartition des dégradations est plus homogène, avec moins d'effets de bord que dans le cas des CD-R.
Dégradation naturelle d’une collection de DVD±R gravés entre 2004 et 2008 (rapport d'étude 2011 - 0,7 Mo)

Etudes des phénomènes de vieillissement naturel ou accéléré

Afin d’étudier les phénomènes de vieillissement, on soumet les disques à des conditions climatiques plus sévères que celles d’une conservation normale. Les disques sont placés en étuve à une température généralement de 80°C avec un taux d’humidité relative élevé (85% par exemple). Dans ces conditions, les réactions chimiques et les phénomènes physiques à l’origine de la dégradation des disques sont accélérés.
Une étude a été réalisée sur deux modèles de CD-R, présentant une évolution assez rapide en conditions climatiques sévères. Dans les deux cas, la dégradation est plus importante sur le bord externe des disques que dans leur partie centrale. Toutefois les images de surface des taux d’erreurs et l’analyse du signal HF en lecture montrent des comportements différents. Pour l’un des modèles, les taux d’erreurs sont fortement corrélés avec l’image sérigraphiée sur le dos des disques.
Vieillissement en conditions climatiques sévères de 2 références de CD-R (rapport d'étude 2007 - 1,9 Mo)


La synthèse des résultats de différents essais et études est faite dans le but de décrire une typologie des défauts dus au vieillissement naturel ou accéléré des CD-R. Il apparaît une variété de défauts comprenant en particulier l’apparition de micro-taches au niveau de la couche enregistrable. Ces taches ont une taille qui n’excède guère la largeur de un ou deux sillons (2 à 3µm) et apparaissent préférentiellement à partir du bord externe des disques.
Typologie du vieillissement des CD-R (rapport d'étude 2010 - 9 Mo)


Reprenant des analyses réalisées sur de nombreux modèles de DVD enregistrables, des liens sont établis entre le vieillissement sous l’effet de la lumière, le vieillissement accéléré par la température combinée à une forte hygrométrie et le vieillissement naturel en conditions climatiques normales.
La conservation des données numériques sur DVDR (rapport d'étude 2013 - 1,6 Mo)


Essais de vieillissement accéléré réalisés sur des modèles de DVD en verre

Le rapport de l'Académie des Sciences et de l'Académie des Technologies « Longévité de l'information numérique » préconise d'étudier de nouvelles solutions technologiques dédiées à la conservation des données numériques sur le long terme.
C'est dans ce cadre que le conseil scientifique du GIS-DON a souhaité étudier la tenue dans le temps de deux modèles de disque optique numérique enregistrable fabriqués en verre. Ces deux modèles sont au format DVD.
La tenue dans le temps est comparée d’une part à celle de DVD pressés et d’autre part à celle de DVD±R dont la couche enregistrable est soit organique, soit inorganique (M-Disc, DataTresorDisc). Les résultats obtenus pour les deux modèles de DVD en verre montrent la supériorité de cette technologie pour l'archivage à long terme des données numériques.
Tenue dans le temps des DVD-ROM, DVD±R et DVD en verre (HLD) à température et hygrométrie élevées (rapport d'étude 2010 - 1,8 Mo)
Tenue dans le temps des disques enregistrables DVD±R et DVD en verre (SYYLEX) à température et hygrométrie élevées (rapport d'étude 2012 - 1 Mo)
Durability of recordable DVD±R and DVD made of glass (Syylex) at elevated temperature and humidity (R&D report 2012 - 1,1 Mo)

Développement de méthodes d'analyse

Des méthodes d'analyse ont été développées au LNE pour approfondir la nature des défauts qui produisent les erreurs lors du décodage du signal HF en lecture d'un disque optique. Il arrive fréquemment que le taux d'erreur mesuré n'est corrélé avec aucun des paramètres courants délivrés par les analyseurs. Les développements concernent l'analyse de l'histogramme des positions des transitions vis à vis des tops d'horloge ainsi que l'étude de certaines parties du signal telles que les débuts de trame. Grâce à ces nouveaux outils, différentes types de défauts ont pu être mis en évidence sur des CD-R. L'un d'entre eux consiste en des taches sombres de taille micrométrique apparaissant spontanément sur la couche enregistrable en vieillissement naturel. L'effet de la lumière produit par contre une baisse de contraste homogène du signal HF.
Consultez l'article "Analysis of aged CD-R: From optical HF signal defects to digital errors" paru dans la revue Measurement.

Contacts au sein du GIS

Contact général : gisdon@lne.fr
Secrétariat : Marianne Ramaz

Logo du LAM

LAM

Institut Jean Le Rond d'Alembert
Equipe Lutherie, Acoustique et Musique
Jean-Dominique Polack
Jean-Marc Fontaine

Logo du ICMMO

ICMMO

L’Institut de Chimie Moléculaire
et des Matériaux d’Orsay (ICMMO)

Logo du LNE

LNE

Laboratoire national de métrologie et d'essais
Marianne Ramaz (secrétaire du GIS)

Logo du LPMM


LPMM

Laboratoire de Photochimie Moléculaire
et Macromoléculaire (LPMM)
Sandrine Therias
Jean-Luc Gardette

Logo de l'INA

INA

Institut National de l'Audiovisuel
Foued Berahou

Logo de l'IMS

IMS

Intégration du Matériau au Système
Yannick Deshayes

Dernière mise à jour : Septembre 2014

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Communiqué

Jean-Dominique Polack, succède à Franck Laloë à la présidence du GIS-SPADON

Lire le communiqué (57 Ko)

Archivage à long terme

Retrouvez les présentations et recommandations faites lors de la 2e journée d'information sur l'archivage à long terme des données sur disques optiques numériques.

Disques optiques numériques

Disques optiques numériques pour archivage de données.

Le Numérique : combien utile, mais combien éphémère aussi !

Pour en savoir plus, consultez les documents suivants :
Le numérique éphémère
Le disque optique numérique de confiance
Recommandations pour la préservation à long terme des données numériques

Etude du vieillisement de CD

Etude du vieillisement de CD

 

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