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コンパクトディスクデジタルオーディオ（CDDAまたはCD-DA）は、デジタルオーディオコンパクトディスクまたは単にオーディオCDとも呼ばれ、オーディオコンパクトディスクの標準フォーマットです。この規格はレッドブック技術仕様で定義されているため、一部の文脈では「レッドブックオーディオ」とも呼ばれています。[ 1 ] CDDAはパルス符号変調（PCM）を使用し、44,100 Hzのサンプリング周波数と16ビットの解像度を使用し、当初はディスク1枚あたり最大74分のステレオオーディオを保存するように規定されていました。
市販された最初のオーディオCD プレーヤーであるソニーCDP-101 は、1982 年 10 月に日本で発売されました。このフォーマットは 1983 ～ 84 年に世界的に受け入れられ、最初の 2 年間で 100 万台以上の CD プレーヤーが販売され、2250 万枚のディスクが再生されました[ 2 ]。その後、レコードやカセット テープを追い越し、商業音楽の主流となりました。2000 年頃にピークを迎えたオーディオ CD は、デジタル ダウンロードの人気と収益の増加により次の 10 年間で縮小し、2010 年代にはデジタル音楽ストリーミングにより縮小しましたが[ 3 ] 、音楽業界の主要な配信方法の 1 つとして残っています。[ 4 ]米国では、2020年にレコードの売上が1980年代以来初めてCDを上回ったが、[ 5 ] [ 6 ]日本などの他の主要市場では依然として圧倒的に主要な音楽フォーマットであり[ 7 ]、ドイツでは2022年に他の物理フォーマットの少なくとも4倍の売上を記録した。[ 8 ]
音楽業界では、オーディオ CD は一般的にCD シングル(現在ではほとんど廃れている) またはフルアルバムとして販売されており、後者は 2000 年代以降より一般的になっている。[ 9 ]このフォーマットは、ミックス モードCD-ROMで使用されているビデオゲーム音楽の発展にも影響を与えており、1990 年代にPlayStation、セガ サターン、Sound Blaster 16のような16 ビットサウンド カードを搭載したパーソナル コンピュータなどのハードウェアで普及した CD 品質のオーディオを提供している。[ 10 ] [ 11 ]
1913年に初めて発表されたオプトフォンは、透明な写真に音信号を記録および再生するために光を使用する初期の装置でした。[ 12 ] 30年以上後、アメリカの発明家ジェームズ・T・ラッセルは、デジタルメディアを感光板に記録する最初のシステムを発明したとされています。ラッセルの特許出願は1966年に行われ、1970年に特許が付与されました。[ 13 ]訴訟の後、ソニーとフィリップスは1988年にラッセルの録音特許のライセンスを取得しました。[ 14 ] [ 15 ]ラッセルの概念、特許、プロトタイプがコンパクトディスクの設計を促し、ある程度影響を与えたかどうかは議論の余地があります。[ 16 ]
コンパクトディスクはレーザーディスク技術の進化形であり、[ 17 ]集束レーザービームを使用することで、高品質のデジタルオーディオ信号に必要な高い情報密度を実現しています。オプトフォニーやジェームズ・ラッセルによる従来の技術とは異なり、ディスク上の情報は、保護基板を通してレーザーを光源として反射層から読み取られます。試作品は、1970年代後半にフィリップスとソニーによって独自に開発されました。[ 18 ]当初、フィリップス・リサーチの経営陣は取るに足らない取り組みとしてCDを却下しましたが、[ 19 ]レーザーディスク形式が苦戦するにつれて、CDはフィリップスの主要な焦点となりました。[ 20 ]
1979年、ソニーとフィリップスは、新しいデジタルオーディオディスクを設計するためにエンジニアの合同タスクフォースを設立しました。専門家グループは、提案されたCDシステムのあらゆる詳細を分析し、2か月ごとにアイントホーフェンと東京で交互に会合を開き、議論を行いました。毎回、実施された実験について議論し、ソニーとフィリップスが開発したプロトタイプから最良のソリューションを選択しました。実験の後、グループはソニーのエラー訂正システムCIRCを採用することを決定しました。数か月後、イミンクは8対14変調（EFM）と呼ばれる記録コードを開発しました。EFMは、トラッキングの問題を引き起こすことなく、フィリップスのプロトタイプで使用されているコードと比較して再生時間を30%以上増加させました。ソニーとフィリップスは、EFMを公式のフィリップス/ソニーCD規格に含めることを決定しました。[ 19 ] EFMとソニーのエラー訂正コードCIRCは、コンパクトディスクの唯一の標準必須特許（SEP）です。
1年間の実験と議論を経て、 1980年にCD-DA規格のレッドブックが発行されました。1982年に市販されると、コンパクトディスクとそのプレーヤーは非常に人気を博しました。1,000ドルもする高価な製品にもかかわらず、1983年から1984年の間に米国で40万台以上のCDプレーヤーが販売されました。[ 21 ] 1988年までに、米国におけるCDの販売台数はLPレコードを上回り、1992年までに、CDの販売台数はカセットテープの録音済み音楽テープを上回りました。[ 22 ] [ 23 ]コンパクトディスクの成功は、フィリップスとソニーの協力によるもので、両社は互換性のあるハードウェアについて合意し、共同で開発しました。コンパクトディスクの統一された設計により、消費者はどの会社のディスクやプレーヤーでも購入できるようになり、CDは家庭音楽市場を独占することができました。[ 24 ]
1974年、フィリップスのオーディオ部門のディレクターであるルー・オッテンスは、直径20cm （7.9インチ）で、ビニールレコードよりも優れた音質を持つアナログ光オーディオディスクを開発するために小規模なグループを立ち上げた。[ 25 ]しかし、アナログ形式の性能が不十分だったため、1974年3月にフィリップスの研究エンジニア2人がデジタル形式を推奨した。1977年、フィリップスはデジタルオーディオディスクの作成をミッションとする研究所を設立した。フィリップスのプロトタイプコンパクトディスクの直径は、オーディオカセットの対角線である11.5cm （4.5インチ）に設定された。 [ 17 ] [ 26 ]
1970年に日本の公共放送局NHKで初期のデジタル音声レコーダーを開発した中島平太郎は、 1971年にソニーのオーディオ部門のゼネラルマネージャーに就任した。1973年、彼のチームはベータマックスビデオレコーダーを使用して音声録音を行うデジタルPCMアダプタを開発した。その後、1974年にはデジタル音声を光ディスクに保存するという飛躍は容易であった。[ 27 ]ソニーは1976年9月に初めて光デジタル音声ディスクを公開した。その1年後の1977年9月、ソニーは修正周波数変調エンコーディングを使用して1時間のデジタル音声（サンプリングレート44,100Hz、解像度16ビット）を再生できる30cm （12インチ）ディスクを報道陣に公開した。[ 28 ]
1978 年 9 月、ソニーは直径30 cm (12インチ)、再生時間 150 分、サンプリング レート 44,056 Hz、16 ビットの線形解像度、クロス インターリーブ リード ソロモン コーディング(CIRC)エラー訂正コードを備えた光デジタル オーディオ ディスクをデモンストレーションしました。これは、1980 年に標準コンパクト ディスク フォーマットに採用された仕様と類似しています。ソニーのデジタル オーディオ ディスクの技術的な詳細は、 1979 年 3 月 13 ～ 16 日にブリュッセルで開催された第 62 回AESコンベンションで発表されました。 [ 28 ]ソニーの AES 技術論文は 1979 年 3 月 1 日に公開されました。その 1 週間後の 3 月 8 日、フィリップスはオランダのアイントホーフェンで「フィリップスがコンパクト ディスクを発表」 [ 29 ]と題した記者会見で光デジタル オーディオ ディスクのプロトタイプを公開しました。[ 30 ]ソニーの幹部で、後にソニーのCEO兼会長となる大賀典夫と中島平太郎は、このフォーマットの商業的可能性を確信し、広範な懐疑論にもかかわらず、さらなる開発を推進した。[ 31 ]
1979年、ソニーとフィリップスは、新しいデジタルオーディオディスクを設計するためにエンジニアの合同タスクフォースを設立した。エンジニアのキース・ショウハマー・イミンクと土井俊忠が率いるこの研究は、レーザーディスクと光ディスク技術を前進させた。 [ 29 ] 1年間の実験と議論の後、タスクフォースはレッドブックCD-DA規格を作成した。1980年に初めて発行されたこの規格は、1987年にIECによって国際規格として正式に採用され、1996年にはさまざまな修正が規格の一部となった。
フィリップスは、別のオーディオ製品であるコンパクトカセット[ 26 ]に合わせてコンパクトディスクという用語を作り出し、ビデオレーザーディスク技術に基づいた一般的な製造プロセスを提供しました。フィリップスはまた、 8対14変調（EFM）を提供し、ソニーは、傷や指紋などの欠陥に対する耐性を提供するエラー訂正方式であるCIRCを提供しました。
タスクフォースの元メンバーが語る「コンパクトディスク物語」 [ 17 ]には、サンプリング周波数、再生時間、ディスク直径の選択など、行われた多くの技術的決定に関する背景情報が記載されている。タスクフォースは約6人で構成されていたが[ 19 ] [ 32 ]、フィリップスによれば、コンパクトディスクは「チームとして働く大勢の人々によって共同で発明された」[ 33 ] 。
このフォーマットの導入と普及における初期の重要な節目には、以下のようなものがあった。
CDで100万枚を売り上げた最初のアーティストは、1985年のアルバム『Brothers in Arms 』で100万枚を売り上げたダイアー・ストレイツだった。[ 43 ]初期のCD市場の一つは、商業的可能性がすでに証明されているポピュラー音楽の再発に特化していた。カタログ全体をCDに変換した最初の主要アーティストはデヴィッド・ボウイで、 1985年2月にRCAレコードから、当時16枚あったスタジオアルバムのうち最初の14枚（ 『Scary Monsters (and Super Creeps) 』まで）が、4枚のベストアルバムとともに発売された。15枚目と16枚目のアルバム（それぞれ『Let's Dance』と『Tonight 』）は、すでに1983年と1984年にEMIレコードからCDで発売されていた。 [ 44 ] 1987年2月26日、ビートルズの最初の4枚の英国アルバムがモノラルでコンパクトディスクで発売された。[ 45 ]
1983年にCDが広く受け入れられるようになったことで、デジタルオーディオ革命が始まりました。[ 46 ]特に、いち早くCDを採用したクラシック音楽やオーディオマニアの間で熱狂的に受け入れられ、その扱いやすさは特に高く評価されました。プレーヤーの価格が徐々に下がり、ポータブルのDiscmanが登場したことで、CDはより大規模なポピュラー音楽やロック音楽市場で人気を集め始めました。CDの売上が増加するにつれて、1980年代後半には録音済みのカセットテープの売上が減少し始め、1990年代初頭にはCDの売上がカセットの売上を上回りました。[ 47 ] [ 48 ] 1988年には、世界中の50のプレス工場で4億枚のCDが製造されました。[ 49 ]
初期のCDプレーヤーは、バイナリ重み付けデジタル-アナログコンバータ（DAC）を採用しており、DACの各ビットごとに個別の電気部品が含まれていました。[ 50 ]高精度部品を使用しても、この方式ではデコードエラーが発生しやすかったのです。[ 50 ]もう一つの問題は、時間に関連する欠陥であるジッターでした。DACの不安定さに直面したメーカーは、当初、DACのビット数を増やし、オーディオチャンネルごとに複数のDACを使用して出力を平均化する方式を採用しました。[ 50 ]これによりCDプレーヤーのコストは増加しましたが、根本的な問題は解決されませんでした。
1980年代後半の画期的な進歩により、1ビットDACが開発されました。これは、高解像度の低周波デジタル入力信号を、電圧にマッピングされ、アナログフィルタで平滑化される低解像度の高周波信号に変換します。低解像度信号を一時的に使用することで回路設計が簡素化され、効率が向上したため、1990年代初頭からCDプレーヤーで主流となりました。フィリップスはこの技術のバリエーションであるパルス密度変調（PDM）を使用し[ 51 ] 、松下電器産業（現パナソニック）はパルス幅変調（PWM）を選択し、特許取得済みのMulti-stAge noiSe-sHaping PWMトポロジーの頭文字をとってMASHと宣伝しました[ 50 ] 。
CDは、データ保存媒体としてではなく、主に音楽再生用のレコードの後継として計画されました。しかし、CDは他の用途にも拡大しました。1983年、CDの導入後、イミンクとジョセフ・ブラートは、第73回AESコンベンションで消去可能なコンパクトディスクの最初の実験を発表しました。[ 52 ] 1985年6月には、コンピュータ読み取り可能なCD-ROM（読み取り専用メモリ）が、1990年には記録可能なCD-Rディスクが導入されました。[ a ]記録可能なCDは、音楽の録音と配布のためのテープの代替となり、音質を劣化させることなく複製することができました。
DVDやBlu-rayといった他の新しいビデオフォーマットは、CDと同じ物理的な形状を使用しており、ほとんどのDVDおよびBlu-rayプレーヤーはオーディオCDとの下位互換性を備えている。
米国におけるCDの販売台数は2000年までにピークを迎えた。[ 53 ] 2000年代初頭までに、CDプレーヤーは新車の標準装備としてオーディオカセットプレーヤーにほぼ取って代わり、2010年が米国で工場出荷時にカセットプレーヤーが搭載された最後のモデルイヤーとなった。[ 54 ]
2000年代には、CDの後継として設計された2つの新しいフォーマット、スーパーオーディオCD（SACD）とDVDオーディオが市場に出回りました。しかし、音楽ダウンロードの人気が高まったことや、ほとんどの人間の耳には音質の向上が感じられなかったことなどから、どちらも採用されませんでした。[ 55 ]これにより、音楽市場におけるCDの寿命が事実上延びました。[ 56 ]
MP3などの非可逆圧縮オーディオ形式のファイルのインターネット配信の登場と普及に伴い、2000年代にはCDの売上が減少し始めました。例えば、2000年から2008年の間に、音楽の売上は全体的に増加し、異常に増加した年が1年あったにもかかわらず、大手レーベルのCDの売上は全体で20%減少しました。[ 57 ]売上は年々急速に減少しましたが、この技術の普及はしばらくの間続き、企業はインターネット配信を利用できない可能性が高い購入者をターゲットに、薬局、スーパーマーケット、ガソリンスタンドのコンビニエンスストアにCDを置きました。[ 20 ]
2012年、CDとDVDは米国における音楽販売のわずか34%を占めるに過ぎなかった。[ 58 ] 2015年までに、米国で購入された音楽のうち物理メディアで購入されたのはわずか24%で、そのうち3分の2がCDであった。[ 59 ]しかし、同年、日本では音楽の80%以上がCDやその他の物理フォーマットで購入された。[ 60 ] 2018年の米国のCD販売枚数は5200万枚で、2000年のピーク時の販売枚数の6%未満であった。[ 53 ]英国では3200 万枚が販売され、 2008年より1億枚近く少なかった。[ 61 ]しかし、 2018年、Best BuyはCD販売への注力を縮小する計画を発表したが、レコードの販売は継続しており、レコードの売上はアナログレコードの復活に伴い増加している。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]
2010年代には、ソリッドステートメディアや音楽ストリーミングサービスの人気が高まったため、自動車メーカーは車載CDプレーヤーを廃止し、ミニジャック補助入力、USBデバイスへの有線接続、ワイヤレスBluetooth接続を採用するようになった。[ 65 ]自動車メーカーは、CDプレーヤーは貴重なスペースを占有し、重量も増えるため、大型タッチスクリーンなどのより人気のある機能に再配分できると考えた。[ 66 ] 2021年までに、レクサスとゼネラルモーターズだけが、一部の車両にCDプレーヤーを標準装備として搭載していた。[ 66 ]
CDは、2019年に1億3200万枚が生産された日本などの一部の市場で引き続き好調だった。[ 67 ]
CDの売上減少は近年鈍化しており、2021年には米国でCDの売上が2004年以来初めて増加した[ 68 ]。Axiosは、その増加の理由として「デジタル時代に音楽のハードコピーを好むようになった若者たち」を挙げている[ 69 ] 。これは、レコードとカセットテープの売上が30年ぶりの水準に達したのと同時期であった[ 70 ]。RIAAは、CDの収益が2022年に落ち込んだ後、2023年に再び増加し、10年以上ぶりにダウンロードを上回ったと報告している[ 71 ] 。
米国では、2022年に3340万枚のCDアルバムが販売されました。[ 72 ]フランスでは、2023年に1050万枚のCDが販売され、レコードのほぼ2倍でしたが、どちらもフランスの音楽産業の収益のそれぞれ12%を占めていました。[ 73 ]
ソニーとフィリップスは、コンパクトディスクの開発において、専門機関から高い評価を受けた。受賞歴には以下が含まれる。
レッドブックは、CDの物理的パラメータと特性、光学的パラメータ、偏差とエラー率、変調方式（8対14変調、EFM）、誤り訂正機能（CIRC）、および8つのサブコードチャネルを規定しています。これらのパラメータはすべてのコンパクトディスクに共通であり、オーディオCD、 CD-ROMなど、すべての論理フォーマットで使用されます。この規格は、デジタルオーディオの符号化形式も規定しています。
レッドブックの初版は、1980 年に Philips と Sony によって発行されました。[ 76 ] [ 77 ]これは、デジタルオーディオディスク委員会によって採用され、 1987 年に国際電気標準会議(IEC) 技術委員会 100によって国際規格として承認され、参照番号 IEC 60908 となりました。 [ 78 ] IEC 60908 の第 2 版は 1999 年に発行され[ 79 ]、初版、修正 1 (1992 年)、および修正 1 の訂正に取って代わりました。ただし、IEC 60908 には、CD-Text、CD+G、CD+EGの詳細など、レッドブックで入手可能な拡張機能に関するすべての情報が含まれているわけではありません。[ 80 ] [ 81 ]
この規格は無料で入手できるものではなく、ライセンスが必要です。フィリップスとIECから入手可能です。2013年現在フィリップスは、この規格のライセンスをアドミニウスに委託しており、アドミニウスはレッドブックに100米ドル、サブコードチャンネルRWとCDテキストモードの付属文書にそれぞれ50米ドルを請求している。[ 82 ]
CD-DAに収録されている音声は、44,100Hzでサンプリングされた2チャンネルの符号付き16ビットLPCMで構成され、左チャンネルが先に来るリトルエンディアンのインターリーブストリームとして書き込まれます。
サンプリングレートは、デジタルオーディオを保存する以前の方法である、PCMアダプタを使用してビデオテープにデジタルオーディオを記録するときに得られるものから採用されています。 [ 83 ] [ 84 ]：セクション2.6オーディオCDは技術的には、44.1kHzサンプリングレートのナイキスト周波数である22.05kHzまでの周波数を表現できますが、[ 85 ]実際には、必要なローパスアンチエイリアシングフィルタの遷移帯域を残すために、上限周波数は20kHzに指定されています。[ 86 ]
16ビット（ソニー）または14ビット（フィリップス）の量子化、および44,056または44,100サンプル/秒（ソニー）または約44,000サンプル/秒（フィリップス）の使用について長い議論がありました。ソニー/フィリップスのタスクフォースがコンパクトディスクを設計したとき、フィリップスはすでに14ビットD/Aコンバータ（DAC）を開発していましたが、ソニーは16ビットを主張しました。最終的にソニーが勝ち、16ビットと44.1キロサンプル/秒が採用されました。フィリップスは、4倍のオーバーサンプリングを使用することで、14ビットDACを使用して16ビット品質を実現する方法を見つけました。[ 17 ]
初期のCDの中には、高周波数帯域を人工的にブーストするプリエンファシス処理を施してマスタリングされたものがあった。プリエンファシスは、チャンネルのダイナミックレンジをより有効に活用することで、見かけ上の信号対雑音比を向上させる。再生時には、プレーヤーはディエンファシスフィルターを適用して、周波数応答曲線を全体的にフラットな曲線に戻す。プリエンファシスの時定数は50μs と15μs （ 20kHzで9.49dBブースト ）であり、ディスクサブコードのバイナリフラグによって、プレーヤーは必要に応じてディエンファシスフィルターを適用するように指示される。このようなディスクをコンピューターで再生したり、WAVファイルにリッピングしたりする際には、通常プリエンファシスは考慮されないため、これらのファイルは誤った周波数応答で再生される。FFmpegには、プリエンファシスを除去したり適用したりして、標準的なWAVファイルを作成したり、プリエンファシス付きのCDを作成したりするフィルターがある。[ 87 ]
4チャンネル、またはクアドラフォニックのサポートは、当初CD-DAに含める予定でした。[ 88 ]レッドブック仕様では、1980年6月版[ 89 ] 、 1983年9月版[ 90 ]、1991年11月版[ 91 ]で4チャンネルモードについて簡単に言及しています。最初のページでは、CDシステムの「主なパラメータ」が示されており、その中に「チャンネル数：2および/または4チャンネルを同時にサンプリング[*]」とあります。脚注には、「2チャンネルを超える場合は、エンコーダとデコーダの図を調整する必要があります」とあります。
しかし実際には、仕様が不十分な「4チャンネル」モードは、国際電気標準会議がCD規格を採用し、IEC 908:1987 [ 92 ]、後にIEC 60908:1999 [ 93 ]となった際に、CD規格から削除されました。 「4チャンネル」または「放送用」ビットの動作はどちらのCD規格でも規定されていなかったため、市販のディスクでレッドブックの4チャンネルモードを使用しようとしたものはなく、プレーヤーでもそれを実装しようとしたものはありません。
CDの開発者は当初、ディスクの直径を100 mm (ソニー) または 115 mm (フィリップス) にして、再生時間を 60 分にすることを目標としていました。[ 19 ]ソニーの副社長である大賀典雄は、1951 年のバイロイト音楽祭でヴィルヘルム・フルトヴェングラーがルートヴィヒ・ヴァン・ベートーヴェンの第九交響曲を指揮した録音を収録するために、容量を 74 分 33 秒に拡張することを提案しました。[ 19 ] [ 94 ] [ 95 ] 14 分の追加再生時間には、ディスクの直径を大きくする必要がありました。しかし、フィリップスの主任技師であるキース・ショウハマー・イミンクはこれを否定し、[ 96 ]拡大は技術的な考慮事項によるものであり、サイズが大きくなった後でも、フルトヴェングラーの録音は初期の CD の 1 つには収まらなかっただろうと主張しています。[ 17 ] [ 19 ]
サンデー・トリビューン紙のインタビューによると[ 97 ] 、話はもう少し複雑だ。1979年、フィリップスは世界最大の音楽販売会社の1つであるポリグラムを所有していた。ポリグラムはドイツのハノーバーに直径115mmのCDを大量に生産できる大規模な実験用CD工場を設立していた。ソニーはまだそのような設備を持っていなかった。ソニーが115mmディスクに同意していれば、フィリップスは市場で大きな競争優位性を得ていただろう。大賀 が要求したベートーヴェンの第九交響曲の長い演奏時間は、フィリップスに120mmを受け入れさせるよう圧力をかけるために利用され、その結果、フィリップスのポリグラムはディスク製造における優位性を失った。[ 97 ]
CDの74分33秒という再生時間は、LPレコードの片面22分[ 98 ] [ 99 ]よりも長く、CDとLPが商業販売で競い合っていた初期の頃は、CDの利点としてよく利用されていました。CDには1つ以上のボーナストラックが収録されることが多く、消費者は追加コンテンツ目当てでCDを購入するようになりました。しかし、2枚組LPを1枚のCDにまとめようとすると、CDのオーディオ量がLPよりも少なくなるという逆の結果になることもありました。DJ Jazzy Jeff & The Fresh Princeの2枚組アルバム「He's the DJ, I'm the Rapper 」はその一例で、CDの初期リリースでは、1枚のディスクに収まるように複数のトラックが編集されていました。そのため、最近のCD再発盤では、アルバムは2枚のディスクに分かれて収録されています。さらに、初期のCDリリースは、初期のPCMアダプターで使用されていた3/4インチUマチックテープの72分という制限によって制約されていました。 1988年までに、より大容量の代替品が市場に登場し、リリースで74:33のフル容量を使用できるようになった。[ 19 ]これと80分CDの登場により、以前は長さのために編集されていたダブルアルバム（例：プリンスの1999）や、ダブルCDとしてパッケージ化されていたアルバム（例：ザ・フーのトミー）が、シングルディスクで再リリースされるようになった。
74:33 を超える再生時間は、トラックピッチ (ディスクを螺旋状に回転する際のトラック間の距離) を小さくすることによって実現されます。ただし、ほとんどのプレーヤーは、レッドブックの許容範囲内であれば、より間隔の狭いデータにも対応できます。[ 100 ] CD 技術の末期に使用された製造プロセスでは、オーディオ CD に最大 82 分 (複製工場によって異なる) を収録することが可能で、コンテンツ作成者が、製造された CD が一部の再生機器でわずかにまたは完全に読み取れない場合に工場所有者の責任を免除する免責同意書に署名する必要はありませんでした。この最後の慣行では、最小エンジニアリング許容値を小さくすることで、CD の最大再生時間が徐々に長くなりました。
各音声サンプルは、符号付き16ビット2の補数整数であり、サンプル値は-32768から+32767の範囲です。ソース音声データはフレームに分割され、各フレームには12個のサンプル（左チャンネル6個と右チャンネル6個が交互に配置）が含まれており、1フレームあたり合計192ビット（24バイト）の音声データとなります。
このオーディオフレームのストリームは、CIRCエンコーディングによって処理されます。CIRCエンコーディングでは、データがセグメント化および再配置され、エラー訂正コードによって拡張されるため、まれに発生する読み取りエラーを検出して訂正できます。CIRCエンコーディングは、ディスク全体にオーディオフレームを複数の連続したフレームにインターリーブすることで、バーストエラーに対する耐性を高めます。したがって、ディスク上の物理フレームには、実際には複数の論理オーディオフレームからの情報が含まれます。この処理では、各フレームに64ビットのエラー訂正コードが追加されます。その後、エンコードされた各フレームに8ビットのサブコードデータが追加され、これはCD再生時の制御およびアドレス指定に使用されます。
CIRCエンコーディングとサブコードバイトによって、チャネルデータフレームと呼ばれる33バイト長のフレームが生成されます。これらのフレームは、8対14変調（EFM）によって変調されます。EFMでは、各8ビットバイトが、0と1の間の遷移数を減らすように設計された対応する14ビットワードに置き換えられます。これにより、ディスク上の物理的なピットの密度が減り、エラー耐性が向上します。曖昧さの解消と同期のために、各14ビットワードの前に3つのマージビットが追加されます。合計で、33 × (14 + 3) = 561ビットになります。同期を補助するために、各フレームの先頭に27ビットワード（24ビットパターンと3つのマージビット）が追加され、読み取り装置がフレームを容易に特定できるようになります。これにより、フレームには588ビットのチャネルデータが含まれることになり、これは192ビットのデジタルオーディオにデコードされます。
チャンネルデータのフレームは最終的に、ピットとランドの形で物理的にディスクに書き込まれます。各ピットまたはランドは一連のゼロを表し、遷移点（各ピットの端）は1を表します。レッドブック互換のCD-Rは、実際のピットとランドの代わりに、有機染料の層にピットとランドの形状をしたスポットがあります。レーザーは、染料の反射特性を変化させることでスポットを作成します。
オーディオ CD やビデオ CDで使用されているエラー訂正セクタ構造(モード 2 フォーム 2 ) は、データ ディスク (モード 1またはモード 2 フォーム 1 ) よりも弱いため、C2 エラーは訂正できず、データ損失を意味します。[ 111 ] [ 112 ]訂正できないエラーが発生した場合でも、コンパクト ディスク プレーヤーは、損傷を聞き取れないようにするためにエラー隠蔽を使用します。 [ 113 ]
オーディオCDの音声データストリームは連続していますが、3つの部分に分かれています。メインとなる部分は、再生可能なオーディオトラックに分割されたプログラム領域です。このセクションの前後には、リードイントラックとリードアウトトラックがあります。リードイントラックとリードアウトトラックには無音の音声のみがエンコードされていますが、3つのセクションすべてにサブコードデータストリームが含まれています。
リードインのサブコードには、ディスクの目次（TOC）の繰り返しコピーが含まれており、プログラム領域とリードアウトのトラックの開始位置のインデックスを提供します。トラックの位置は、プログラム領域の開始を基準とした絶対タイムコードによって参照され、MSF形式（分、秒、およびフレームと呼ばれる小数秒）で表されます。各タイムコードフレームは75分の1秒で、98チャンネルデータフレームのブロック、つまり左右のオーディオサンプルの588ペアのブロックに対応します。サブチャンネルデータに含まれるタイムコードにより、読み取りデバイスはTOC内のタイムコードに対応するディスク領域を特定できます。ディスクのTOCは、ハードドライブのパーティションテーブルに相当します。非標準または破損したTOCレコードは、 key2AudioスキームなどのCD/DVDコピープロテクションの形式として悪用されます。
CD 上で最大の単位はトラックと呼ばれます。CD には最大 99 トラック (ミックス モード ディスクのデータ トラックを含む) を収録できます。各トラックには最大 100 個のインデックスを設定できますが、この機能をサポートするプレーヤーは時間の経過とともに少なくなっています。ほとんどの曲はインデックス 1 で録音され、プリギャップはインデックス 0 です。ディスクの最後のトラックの最後に隠しトラックが配置されることがあり、多くの場合インデックス 2 または 3 を使用するか、プリギャップをインデックス 0 として使用します (後者の場合、トラックの開始時 (インデックス 1) でタイム カウンターが 0:00 までカウントダウンしている間にトラックが再生されます)。これは、「101 種類の効果音」を提供するディスクにも当てはまります。トラック 99 では、100 と 101 がインデックス 2 と 3 で割り当てられています。インデックスが使用されている場合、トラック リストには 99.2 や 99.3 のようにトラック番号の小数部分として記載されることがあります。[ b ] CDのトラックとインデックス構造は、それぞれタイトルとチャプターとしてDVDフォーマットに引き継がれました。
トラックは、さらにタイムコードフレームに分割され、タイムコードフレームはチャンネルデータフレームに細分化される。
CD の最小単位はチャンネルデータフレームで、33 バイトからなり、6 つの完全な 16 ビットステレオサンプルが含まれています。オーディオ用の 24 バイト (2 バイト× 2 チャンネル × 6 サンプル = 24 バイト)、8 バイトの CIRC エラー訂正バイト、および 1バイトのサブコードです。§データエンコーディングで説明されているように、EFM 変調後、フレーム内のビット数は合計 588 になります。
レッドブックオーディオCDでは、データはMSF方式でアドレス指定され、タイムコードは分、秒、および別の種類のフレーム（mm:ss:ff）で表されます。1フレームは1/75秒のオーディオ、つまり左右のサンプル588ペアに対応します。このタイムコードフレームは、前述の33バイトのチャンネルデータフレームとは異なり、時間表示と読み取りレーザーの位置決めに使用されます。CDオーディオの編集と抽出では、このタイムコードフレームがオーディオCDのアドレス指定可能な最小時間間隔となるため、トラック境界はこれらのフレーム境界にのみ存在します。これらの構造はそれぞれ98個のチャンネルデータフレームを含み、合計で98 × 24 = 2,352バイトの音楽になります。CDは毎秒75フレーム、44,100サンプル、毎秒176,400バイトの速度で再生されます。
1990年代、CD-ROMおよび関連するデジタルオーディオ抽出（DAE）技術では、各タイムコードフレームを指す用語として「セクター」が導入されました。各セクターは0から始まる連番で識別され、トラックはセクター境界に沿って配置されます。オーディオCDのセクターは、2,352バイトのデコード済みデータに相当します。レッドブックではセクターという概念は用いられておらず、ディスクのデータストリームの対応するセクションについても、MSFアドレッシング方式におけるフレームとしてのみ区別されています。
以下の表は、トラック、タイムコードフレーム（セクター）、およびチャンネルデータフレーム間の関係を示しています。
レッドブックオーディオCDのオーディオビットレートは、 1秒あたり1,411,200ビット（1,411 kbit/s）、つまり1秒あたり176,400バイトです。これは、2チャンネル×1チャンネルあたり毎秒44,100サンプル×1サンプルあたり16ビットです。CDから入力されるオーディオデータはセクターに格納され、各セクターは2,352バイトで、75セクターで1秒のオーディオを表します。比較のために、オリジナルスピードCD-ROMのビットレートは、1セクターあたり2,048バイト×1秒あたり75セクター＝毎秒153,600バイトです。CD-ROMセクターの残りの304バイトは、追加のデータエラー訂正に使用されます。
DVDやCD-ROMとは異なり、 Red BookオーディオCDにはファイルは存在しません。LPCMオーディオデータの連続ストリームが1つと、それと並行して8つのサブコードデータストリームからなる小規模なセットが存在するだけです。しかし、コンピュータのオペレーティングシステムによっては、オーディオCDにファイルが含まれているかのようにアクセスできる場合があります。例えば、WindowsではCDの目次をCDA（ Compact Disc Audio）トラックファイルのセットとして表示し、各ファイルにはオーディオデータではなくインデックス情報が含まれています。一方、macOSのFinderでは、 CDの内容をAIFF拡張子の実際のファイルセットとして表示し、実際のファイルであるかのように、トラックごとに直接、ランダムに、個別にコピーできます。実際には、macOSは必要に応じてバックグラウンドでリッピング処理を実行し、ユーザーには透過的に処理が行われます。コピーされたトラックは、ユーザーのコンピュータ上で完全に再生および編集可能です。
リッピングと呼ばれるプロセスでは、デジタルオーディオ抽出ソフトウェアを使用してCD-DAオーディオデータを読み取り、ファイルに保存することができます。この目的でよく使用されるオーディオファイル形式には、LPCMデータの前に短いヘッダーを付けるだけのWAVとAIFF、 LPCMデータを圧縮して容量を節約しつつ変更なしで復元できるようにするFLAC、ALAC、Windows Media Audio Lossless 、そしてMP3、AAC、Opusなどのさまざまな非可逆圧縮方式があり、オーディオデータをより高度に圧縮して不可逆的にオーディオを変更しますが、人間の聴覚の特徴を利用して変更を判別しにくくします。
レコード出版社は、レッドブック規格に違反するCDを作成している。コピープロテクションを目的として、コピーコントロールなどのシステムを使用するものもあれば、CD層とDVD層の両方を含むデュアルディスクなどの追加機能のために作成するものもある。デュアルディスク の場合、CD層の厚さはレッドブック規格で規定されている1.2mm （最低1.1mm）よりも薄い0.9mm となっている。フィリップスをはじめとする多くの企業は、このような規格外のディスクにコンパクトディスクデジタルオーディオのロゴを含めることは商標権侵害にあたる可能性があると述べている。
スーパーオーディオCDは、CDよりも優れたオーディオ品質を提供することを目的として1999年に発表された規格です。DVDオーディオもほぼ同時期に登場しました。[ 114 ]どちらのフォーマットも、より高いサンプリングレートとDVDメディアを使用するように設計されていました。どちらのフォーマットも広く受け入れられることはありませんでした。
音楽のコピーを防ぐため、録音業界ではオーディオCD（コンパクトディスクデジタルオーディオ）をコンピュータのCD-ROMドライブで再生できないようにする動きが見られます。これは、ほとんどのスタンドアロンオーディオプレーヤーに内蔵されている回路が自動的に補正できるものの、CD-ROMドライブを混乱させる可能性のあるエラーを意図的にディスクに導入することによって行われます。[ 115 ] 2001年10月現在、消費者権利擁護団体は、公式のコンパクトディスクデジタルオーディオ規格（しばしばレッドブックと呼ばれる）に準拠していないコンパクトディスクに警告ラベルを貼付し、どのディスクがコンテンツの完全なフェアユースを許可していないかを消費者に知らせるよう働きかけています。
2005年、ソニーBMGミュージックエンタテインメントは、同社のオーディオCDの一部で使用されているExtended Copy Protection （XCP）と呼ばれるコピープロテクション機構が、コンピュータにコピー防止ソフトウェアを自動的かつ密かにインストールしていたことで批判を受けた（ソニーBMGコピープロテクションルートキットスキャンダルを参照）。[ 116 ]このようなディスクは、CDを規定するレッドブック規格に違反しているため、法的にはCDまたはコンパクトディスクと呼ぶことはできず、例えばAmazon.comでは、「コンパクトディスク」や「CD」ではなく「コピープロテクトディスク」と表記している。
{{cite news}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク){{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)最初のテストCDはリヒャルト・シュトラウスの
「アルプス交響曲
」で、工場で実際にプレスされた最初のCDはABBAの
「The Visitors」
だったが、このディスクは後になってから商業的にリリースされた。
{{citation}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)ナイキストレートは信号の帯域幅の2倍です...ナイキスト周波数または折り返し周波数はサンプリングレートの半分であり、サンプリングされたデータシステムがエラーなく再現できる最高周波数に対応します。
システムの周波数応答は 20
Hz から 20,000
Hz まで完全にフラットです。デジタル サンプリング周波数は 44.1
kHz で、理論的には 22.05 kHz までの応答が得られます
。ただし、高周波カットオフ フィルタリングのためにいくらかのマージンが残されています。
フィリップスとソニー株式会社の国際協力によりコンパクトディスクが誕生した。著者はその経緯を説明している。
このRykodiscリリースは、80分の音楽を収録した最初のコンパクトディスクでした。それまでCDにエンコードできる最長の長さは78分でした。
オーディオCDの特長の一つは、破損した場合、欠落したデータを補間できることです。つまり、情報は予測可能なパターンに従うため、欠落した値を推測できます。そのため、オーディオCDが汚れや傷で破損した場合でも、欠落したデータはパターンから平均化できるため、リスナーには違いがほとんど感じられません。これは、光デジタルメモリの次世代技術であるCD-ROMではできないことです。実行可能プログラムのデータは自然法則に従わないためです。補間に基づく推測は、わずかに異なるだけでなく、完全に間違っています。この精度のため、PC用のCD-ROMドライブはオーディオ用CD-ROMドライブよりも後から登場し、はるかに高価になりました。