Лазер запалил пиратский CD

Компакт-диски и их более совершенные родственники DVD давно уже стали одним из основных носителей цифровой информации. И хотя в быту их последние годы вытесняют полупроводниковые накопители, удвоение памяти и ополовинивание цены которых давно обгоняют закон Мура, кинокомпании и звукозаписывающие студии пока не спешат предлагать пользователям продукцию на флешках. Себестоимость CD гораздо ниже, а кроме того, контрафактные копии, записанные в каком-нибудь гараже спального района, специалист может легко отличить от продукции, произведённой массовым способом.

Правда, до сих пор для этого требовался как минимум микроскоп, а ещё лучше – полноценный спектрограф.

Пять физиков из испанского Университета Гранады нашли способ проще, для которого достаточно обычной лазерной указки и тёмной комнаты.

Если есть и то и другое, можно приступать к эксперименту. Хавьер Эрнандес-Андрес и его коллеги предлагают положить на стол CD блестящей стороной, направить на него сверху лазерный луч и посмотреть на потолок. Там будут видны красные «лазерные зайчики» света, отражённого от рабочей поверхности диска. Те, кто плохо учил или за долгие годы забыл школьную оптику, могут удивиться, что «зайчиков» не один, а целых две серии, разбегающихся в обе стороны от направления дорожек на диске в том месте, в которое светит лазер. В появлении, как говорят физики, изображений высших порядков, виновато явление дифракции света, но сейчас речь не о нём.

Эрнандес-Андрес и его коллеги советуют приглядеться к центральному, самому яркому пятну, расположенному непосредственно над компакт-диском (физики называют его отражением нулевого порядка).

Если рядом с центром этого пятна вы заметите пару ярких линий, перпендикулярных дорожкам, значит, этот CD когда-то был пустой болванкой, а информация на нём записана «домашним» способом.

У «зайчиков» от дисков, сделанных промышленным способом, таких линий не наблюдается.

Причина отличий – в микроструктуре поверхности диска, утверждают физики из Гранады в статье, опубликованной в декабрьском номере American Journal of Physics, который издаёт Ассоциация учителей физики Америки. Несмотря на внешнее сходство (и, надо отметить, абсолютную идентичность в функциональном плане), диски из магазина и диски из соседней квартиры записаны принципиально разным способом.

В промышленных масштабах диски дешевле получать штамповкой, при которой на поверхности пластика остаются небольшие ямки глубиной в доли микрона. Позднее их покрывают тончайшим слоем хорошо отражающего свет алюминия, на который уже наносят прозрачный защитный лак. Поверхность алюминия в точности повторяет ямки, а их глубина составляет четверть длины волны инфракрасного лазера, который при считывании. Если при считывании луч лазера падает на границу такой ямки, то волны, отражённые от её дна, и волны, отражённые от краёв, приходят в противофазе и гасят друг друга. Детектору отражённого света в этот момент кажется, что лазер «моргнул», и это моргание и записывается как сигнал.

Изготовление шаблона – процесс технологически сложный и довольно дорогой, однако затем штамповать диски очень просто, и при тиражах от тысячи экземпляров и выше себестоимость изготовленного «гутенберговским» способом диска оказывается ниже стоимости лазерной записи.

На болванках, предназначенных для лазерной записи, заранее записаны «дорожки», в углублениях которых лежит незаметный до поры до времени прозрачный органический материал. Но если нагреть его, материал становится тёмным, и именно эту темноту фиксирует лазерный луч при считывании. Никакой интерференции, гашения волн друг другом здесь нет – рельеф диска при записи практически не меняется. А для нагрева достаточно использовать лазерный луч, мощность которого в десяток раз превышает лазер, использующийся для считывания.

Именно благодаря «траншеям», заранее нанесённым на поверхность CD-R, из-за дифракции и появляются две яркие полоски, уверены учёные.

На штампованных CD таких траншей нет. Нет, соответственно, и склонов этих траншей, на которых возникает дифракция.

Эрнандес-Андрес и его коллеги даже построили математическую модель, описывающую возникновение дифракционной картины. Используя приближение фраунгоферовой дифракции, они получили ту же картину, что наблюдается в эксперименте.

Об использовании этого метода в борьбе с компьютерным пиратством физики в статье не упоминают. Они рассуждают о том, что это явление может быть полезно для объяснения студентам понятия дифракции в школьных классах и университетских аудиториях.

Предложение, на самом деле, сомнительное. Чёткого объяснения «на пальцах» возникновению двух полосок испанцы так и не привели. Нельзя быть до конца уверенным и в том, что таким образом можно будет отличать пиратские CD в странах, где пиратство приняло промышленные масштабы и целые фабрики, оснащённые профессиональным оборудованием, ежедневно штампуют сотни тысяч и миллионы контрафактных дисков.