CD-R

コンパクトディスク記録可能

メディアタイプ	光ディスク
エンコーディング	様々な
容量	通常最大 700 MB (最大 80 分のオーディオ)
読み取り メカニズム	600～780 nm波長 (赤外線および赤色エッジ) 半導体レーザー、1200 Kbit /s (1×) ～ 100 Mb/s (56x)
書き込み メカニズム	780 nm波長（赤外線および赤色エッジ）半導体レーザー
標準	レインボーブックス
開発 者	フィリップス、ソニー
使用法	オーディオとデータの保存
延長 ​	記録可能なレーザーディスク CD-ROM
延長 ​	CD-RW DVD-R
リリース	1988年; 36年前[要出典] （1988年）

CD-R ( Compact disc-recordable ) は、デジタル 光ディスクの 保存形式です。CD-R ディスクは、一度だけ書き込み、何回でも読み取ることができるコンパクト ディスクです。

CD-R ディスク (CD-R) は、 CD-RWディスクとは異なり、CD-R が導入される前に製造されたほとんどの CD リーダーで読み取ることができます。

もともと CD Write-Once (WO)という名前だったCD-R の仕様は、1988 年にPhilipsとSonyによってOrange Bookで初めて公開されました^[要出典]。Orange Book は、CD-WO、CD-MO (Magneto-Optic)、後に CD-RW (Re Writable) の詳細を提供するいくつかの部分で構成されています。最新版では、 CD -WOという用語の使用をやめてCD-R という用語が使用され、CD-MO はほとんど使用されなくなりました。書き込まれた CD-R と CD-RW は、低レベルのエンコードとデータ形式の面で、オーディオ CD ( Red Book CD-DA ) およびデータ CD ( Yellow Book CD-ROM ) 標準と完全に互換性があります。CD-ROM の Yellow Book 標準では、高レベルのデータ形式のみが規定されており、トラック ピッチ、線形ビット密度、ビットストリーム エンコードなど、すべての物理形式と低レベルのコードの詳細については Red Book を参照しています。つまり、8 対 14 変調、CIRCエラー訂正、およびCD-ROMの場合はイエロー ブックで定義されている 3 番目のエラー訂正層が使用されています。 80 分未満のブランクに適切に書き込まれた CD-R ディスクは、物理仕様を含むすべての詳細においてオーディオ CD および CD-ROM 標準と完全に互換性があります。 80 分の CD-R ディスクはレッド ブックの物理フォーマット仕様にわずかに違反しており、それより長いディスクは非準拠です。 CD-RW ディスクは CD-R やプレスされた (書き込み不可能な) CD よりも反射率が低いため、レッド ブックの標準を満たすことができません。 レッド ブックの CD と互換性のあるハードウェアの中には、CD-R の読み取りが困難なものがあり、特に CD-RW は反射率が低いため読み取りが困難な場合があります。^[1] CD ハードウェアが長尺ディスクや CD-RW ディスクを読み取ることができるのは、そのハードウェアがレッド ブックおよびイエロー ブックの標準で要求される最小要件を超える機能を備えているためです (ハードウェアは Compact Disc ロゴを表示するために必要な機能以上を備えています)。^[要出典]

1990 年に発売された CD-R レコーディング システムは、洗濯機サイズの Meridian CD Publisher に似ており、2 ピースのラック マウント型Yamaha PDS オーディオ レコーダーをベースにしており、価格は 35,000 ドルでした^[要出典] 。ただし、データ エンコードに必要な外部ECC回路、SCSIハード ドライブ サブシステム、およびMS-DOS制御コンピューターは含まれていませんでした。

1991 年 7 月 3 日、ヤマハ YPDR 601 を使用して、コンサートの CD への直接録音が初めて行われました。このコンサートは、イタリアのローマにあるフラミニオ スタジアムでクラウディオ バグリオーニによって行われました。当時、記録可能な CD の寿命は 10 年以内であると一般に予想されていました。しかし、2020 年 7 月現在、このライブ録音の CD は、修正不可能なエラーなしで再生されています。^[要出典]

同年、CD-Rメディアの複製に初めて成功した企業はCDRM Recordable Mediaでした。太陽誘電製の高品質な技術メディアが限られていたため、初期のCD-R Mediaは複製に淡い水色のフタロシアニン染料を使用していました。1992年までに、一般的なレコーダーの価格は10,000～12,000ドルに下がり、1995年9月にはヒューレット・パッカードがフィリップス製のモデル4020iを発表しました。これは995ドルで、1000ドルを切った最初のレコーダーでした。^[2] 2010年代の時点では、CD-Rやその他の書き込み可能なCDに書き込むことができるデバイスは20ドル以下で見つかりました。

太陽誘電が開発した染料材料により、CD-R ディスクとオーディオ CD および CD-ROM ディスクとの互換性が可能になりました。

米国では、「音楽」CD-Rと「データ」CD-Rは市場が分かれており、前者はRIAAとの著作権契約により後者よりも著しく高価である。^[3]具体的には、すべての音楽CD-Rの価格には、ディスク製造業者がRIAA会員に支払う義務的な使用料が含まれており、これによりディスクには使用料が支払われたことを示す「アプリケーションフラグ」が付与される。消費者向けのスタンドアロン音楽レコーダーは、このフラグのないCD-Rの書き込みを拒否する。プロ用CDレコーダーはこの制限の対象ではなく、データディスクに音楽を記録できる。2種類のディスクは、この点を除けば機能的にも物理的にも同一であり、コンピューターCDバーナーはどちらにもデータや音楽を記録できる。^[4] 2010年代後半の時点でも新しい音楽CD-Rは製造されているが、CDベースの音楽レコーダーが同一または類似の機能を備えた他のデバイスに取って代わられたため、音楽CD-Rの需要は減少している。^[5]

CD-R に先立ち、タンディ社はタンディ高密度光記録 (THOR) システムとして知られる書き換え可能な CD システムを発表し、消去可能および書き換え可能なディスクをサポートすると主張していました。これはタンディ社が特許を申請していた「秘密のコーティング材料」によって可能になりました。^[6]また、このシステムは部分的にオプティカル データ社が開発したプロセスに基づいていると報じられており、^[7]研究開発はタンディ社の磁気メディア研究センターで行われました。^[8]タンディ高強度光記録システムとしても知られる THOR-CD メディアは、既存の CD プレーヤーで再生可能で、既存の CD オーディオおよび CD-ROM 機器と互換性があり、ディスク自体には、従来の CD プレーヤーで読み取り可能な「マーク」、「バンプ」、または「ピット」を、異なる周波数で動作するレーザーによってメディアに作成および削除できるレイヤーが採用されています。^[7]タンディの発表は「半ダースの業界を驚かせる」ほど驚くべきものだった。^[9] 1990年末までに500ドル以下の消費者向けオーディオおよびビデオ製品が利用可能になると主張し、^[6]他の組織にこの技術のライセンスを勧めた。^[10]この発表は熱狂を呼び起こしたが、タンディのシステム提供能力に対する懐疑論も巻き起こした。^[8]後者は正当であることが証明され、この技術は「発表され、大々的に宣伝されたが、その後延期され、結局、まったく登場しなかった」。^[11]

標準 CD-R は、直径約 120 mm (5 インチ) のポリカーボネートでできた厚さ 1.2 mm (0.047 インチ) のディスクです。120 mm (5 インチ) のディスクには、74 分のオーディオまたは 650メガバイト(MB) のデータが保存できます。CD-R/RW は、80 分のオーディオまたは 737,280,000 バイト (700 MB) の容量で提供されています。これは、オレンジ ブックCD-R/CD-RW 規格で指定された最も厳しい許容誤差でディスクを成形することで実現されています。製造許容誤差のために確保されていたエンジニアリング マージンは、代わりにデータ容量に使用され、製造許容誤差が残っていません。これらのディスクがオレンジ ブック規格に完全に準拠するには、製造プロセスが完璧でなければなりません。^{[引用が必要]}

前述の内容にもかかわらず、市場に出回っている CD-R のほとんどは 80 分の容量です。また、90 分/790 MB や 99 分/870 MB のディスクもありますが、それほど一般的ではなく、オレンジ ブック標準から外れています。ATIP のデータ構造の制限により、90 分と 99 分の空白は 80 分のものとして識別されます。ATIP はオレンジ ブック標準の一部であるため、その設計では一部の非標準ディスク構成がサポートされていません。追加容量を使用するには、これらのディスクをCD 書き込みソフトウェアのオーバーバーンオプションを使用して書き込む必要があります。オーバーバーン自体は、明文化された標準から外れているためそのように呼ばれていますが、市場の需要により、ほとんどの CD 書き込みドライブとそれらのソフトウェアで事実上の標準機能になっています。

一部のドライブでは、Plextor の GigaRec や Sanyo の HD-BURN などの特殊な技術を使用して、特定のディスクにより多くのデータを書き込むことができます。これらの技術は、コンパクト ディスク (Red、Yellow、Orange Book) 標準から逸脱しているため、記録されたディスクは独自の形式になり、標準の CD プレーヤーやドライブと完全には互換性がありません。ディスクがプライベート グループ以外で配布または交換されず、長期間アーカイブされない特定のアプリケーションでは、独自の形式を使用して容量を増やすことができます (99 分のメディアで GigaRec で最大 1.2 GB、HD-BURN で最大 1.8 GB)。このような独自のデータ ストレージ形式を使用する最大のリスクは、設計どおりに確実に動作すると仮定した場合、メディアの読み取りに使用するハードウェアが故障、破損、または元のベンダーが製造を中止した後に紛失した場合に、そのハードウェアの修理または交換が困難または不可能になる可能性があることです。

レッド、イエロー、またはオレンジ ブックの規格には、ディスク読み取り/書き込みデバイスがコンパクト ディスク規格を超えるディスクの読み取り/書き込み機能を持つことを禁止する規定はありません。規格では、ディスクがコンパクト ディスクと呼ばれるためには厳密な要件を満たす必要がありますが、その他のディスクは他の名前で呼ばれる場合があります。これが当てはまらない場合、DVD ドライブは法的にコンパクト ディスクのロゴを付けることはできません。ディスク プレーヤーとドライブは規格を超える機能を備え、非標準ディスクの読み取りと書き込みが可能ですが、通常のコンパクト ディスクのロゴ認証を超えるメーカーの明示的な追加仕様がない限り、特定のプレーヤーまたはドライブが規格を超えて、または一貫して機能するという保証はありません。コンパクト ディスクのロゴを超える明示的なパフォーマンス仕様を持たない同じデバイスが、最初は非標準ディスクを確実に処理できたとしても、後でそれができなくなることはないという保証はなく、その場合、サービスまたは調整によって再びそれができるようになるという保証もありません。容量が 650 MB を超えるディスク、特に 700 MB を超えるディスクは、標準ディスクよりもプレーヤー/ドライブ間での互換性が低く、アーカイブ用途にはあまり適していません。これは、ディスクがまったく劣化しないという前提であっても、その組み合わせで特別にテストおよび認定されない限り、将来の機器での読み取り、または将来の同じ機器での読み取りが保証されないためです。

ポリカーボネート ディスクには、データがディスクに書き込まれる前に成形されるためプレグルーブと呼ばれる螺旋状の溝があり、情報の書き込みおよび読み取り時にレーザービームを誘導します。プレグルーブは、ポリカーボネート ディスクの上面に成形されており、プレスされた記録不可能な Red Book CD であればピットとランドが成形される場所です。プレーヤーまたはドライブのレーザー ビームに面する下面は、平らで滑らかです。ポリカーボネート ディスクのプレグルーブ面には、非常に薄い有機染料の層がコーティングされています。次に、染料の上に、銀、銀合金、または金の薄い反射層がコーティングされています。最後に、光重合性ラッカーの保護コーティングが金属反射板の上に塗布され、紫外線で硬化されます。

空の CD-R は「空」ではありません。プリグルーブにはウォブル ( ATIP ) があり、書き込みレーザーが軌道に乗って、一定の速度でディスクにデータを書き込むのに役立ちます。一定の速度を維持することは、ダイ レイヤーに焼き付けられたピットとランドのサイズと間隔を適正に保つために不可欠です。ATIP (プリグルーブ内の絶対時間) は、タイミング情報を提供するだけでなく、CD-R の製造元、使用されているダイ、メディア情報 (ディスクの長さなど) に関する情報を含むデータ トラックでもあります。データが CD-R に書き込まれるときにプリグルーブは破壊されません。これは、一部のコピー保護スキームがコピーとオリジナルの CD を区別するために使用するポイントです。

CD-R で使用される染料には、次の 3 つの基本的な配合があります。

1. シアニン染料 CD-R は最も早く開発されたもので、その配合は太陽誘電によって特許取得されています。この染料をベースにした CD-R は、ほとんどが緑色です。初期のモデルは化学的に非常に不安定であったため、シアニンベースのディスクはアーカイブ用途には適していませんでした。数年で色あせ、読み取り不能になる可能性がありました。太陽誘電などの多くのメーカーは、独自の化学添加剤、通常はシアニン分子に結合した金属原子を使用して^[12] 、より安定したシアニンディスク (「金属安定化シアニン」、「スーパーシアニン」) を製造しています。古いシアニン染料ベースの CD-R や、シアニンをベースにしたすべてのハイブリッド染料は、紫外線に非常に敏感で、直射日光にさらされると数日後には読み取り不能になる可能性があります。使用されている添加剤によってシアニンはより安定していますが、それでも紫外線に対して最も敏感な染料です (直射日光にさらされると 1 週間以内に劣化の兆候が見られます)。ユーザーがよく犯す間違いは、傷から守るために CD-R の「透明な」（記録）面を上向きにしておくことです。そうすると、太陽光が記録面に直接当たることになります。
2. フタロシアニン染料 CD-R の色は通常、銀色、金色、または薄緑色です。フタロシアニン CD-R の特許は、三井物産とチバ・スペシャルティ・ケミカルズが保有しています。フタロシアニンは天然に安定した染料 (安定剤が不要) であり、これをベースにした CD-R の定格寿命は数百年とされることがよくあります。シアニンとは異なり、フタロシアニンは紫外線に対してより耐性があり、この染料をベースにした CD-R は、直射日光に 2 週間さらされて初めて劣化の兆候が現れます。^{[要説明] [要出典]}ただし、フタロシアニンはシアニンよりも書き込みレーザー出力の調整に敏感であるため、良好な記録を得るには、書き込みレーザーが使用する出力レベルをディスクに対してより正確に調整する必要があります。これにより、色素の安定性の利点が損なわれる可能性があります。なぜなら、書き込みが不十分なディスク (訂正可能なエラー率が高い) では、書き込みが良好なディスク (訂正可能なエラー率が低い) よりも色素の劣化が少なくなり、データが失われる (つまり、訂正不可能なエラーが発生する) からです。
3. アゾ染料CD-R は濃い青色で、その配合は三菱化学株式会社によって特許取得されています。アゾ染料は化学的にも安定しており、アゾ CD-R の寿命は通常数十年とされています。アゾは紫外線に対して最も耐性のある染料で、直射日光にさらされてから 3 ～ 4 週間後に初めて劣化し始めます。この種の染料のより新しい実装には、以前のメタルアゾほど濃い青色ではないスーパーアゾがあります。この組成の変更は、書き込み速度を上げるために必要でした。

コダックのフォルマザン（シアニンとフタロシアニンのハイブリッド） など、染料配合のハイブリッドバリエーションは数多くあります。

過去には多くのメーカーが不安定なシアニン CD-R を隠すために追加の着色剤を使用してきたため、ディスクの配合を色だけで判断することはできません。同様に、金色の反射層はフタロシアニン染料の使用を保証するものではありません。ディスクの品質は、使用される染料だけでなく、シーリング、トップ層、反射層、ポリカーボネートによっても左右されます。染料の種類に基づいてディスクを選択するだけでは問題が生じる可能性があります。さらに、ライター内のレーザーの正しいパワー キャリブレーション、レーザー パルスの正しいタイミング、安定したディスク速度などは、即時の読み取り可能性だけでなく、記録されたディスクの寿命にも重要です。そのため、アーカイブには高品質のディスクだけでなく高品質のライターも重要です。実際、高品質のライターは中程度の品質のメディアで十分な結果を生み出す可能性がありますが、高品質のメディアは平凡なライターを補うことはできません。また、そのようなライターで書き込まれたディスクは、アーカイブ寿命を最大限に引き出すことはできません。

これらの時間には、ディスクへの実際の光学書き込みパスのみが含まれます。ほとんどのディスク記録操作では、ファイルやトラックの整理などのオーバーヘッド プロセスに追加の時間が使用され、ディスクの作成に必要な理論上の最小合計時間に追加されます。(例外として、用意された ISO イメージからディスクを作成する場合があり、この場合のオーバーヘッドはわずかです。) 書き込み速度が最も遅い場合、このオーバーヘッドは実際のディスク書き込みパスよりもずっと短い時間で済むため、無視できる場合がありますが、書き込み速度が速い場合、オーバーヘッド時間は完成したディスクの作成にかかる全体の時間の大部分を占め、ディスクの作成時間が大幅に長くなる可能性があります。

また、20倍速を超えると、ドライブはゾーンCLVまたはCAV戦略を使用しますが、宣伝されている最高速度はディスクの外側の縁の近くでのみ達成されます。^[13]これは上記の表では考慮されていません。（これを考慮しないと、内側のトラックで必要な高速回転によりディスクが破損したり、過度の振動が発生して正確で正常な書き込みが不可能になる可能性があります。）

ブランク ディスクには、データが書き込まれるプリグルーブ トラックがあります。タイミング情報も含まれているプリグルーブ トラックは、レコーダーが従来の CD と同じ螺旋経路をたどることを保証します。CDレコーダーは、レーザーをパルスさせて有機染料層の領域を加熱することで、CD-R ディスクにデータを書き込みます。書き込みプロセスでは、くぼみ (ピット) は生成されません。代わりに、熱によって染料の光学特性が永久的に変化し、それらの領域の反射率が変わります。染料がさらに変化しないように、低出力レーザーを使用して、ディスクは CD-ROM と同じ方法で読み戻されます。ただし、反射光はピットではなく、加熱された染料と変化していない染料の交互領域によって変調されます。^{[14]反射レーザー放射の強度の変化は電気信号に変換され、そこからデジタル情報が復元されます (「デコード」)。CD-R のセクションが書き込まれると、} CD-RWとは異なり、消去または再書き込みすることはできません。 CD-R は複数のセッションで記録できます。CDレコーダーは、次のようないくつかの方法で CD-R に書き込むことができます。

1. ディスク アット ワンス- CD-R 全体が 1 回のセッションでギャップなしで書き込まれ、ディスクは「閉じられた」状態になります。つまり、これ以上データを追加できず、CD-R は事実上、標準の読み取り専用 CD になります。トラック間にギャップがないため、ディスク アット ワンス形式は「ライブ」オーディオ録音に便利です。
2. トラック・アット・ワンス- データは一度に1トラックずつCD-Rに書き込まれますが、CDは後の段階でさらに記録できるように「オープン」のままになります。また、データとオーディオを同じCD-Rに保存することもできます。^[15]
3. パケット ライティング- CD-R にデータを「パケット」で記録するために使用され、後でディスクに追加情報を追加したり、ディスク上の情報を「非表示」にしたりすることができます。この方法では、CD-R は CD-RW をエミュレートできますが、ディスク上の情報が変更されるたびに、より多くのデータをディスクに書き込む必要があります。この形式と一部の CD ドライブでは互換性の問題が発生する可能性があります。

注意深く観察すると、書き込まれた領域と書き込まれていない領域を肉眼で区別できます。CD-R は中心から外側に向かって書き込まれるため、書き込まれた領域はわずかに異なる色合いの内側の帯として表示されます。

CD には、書き込み前および書き込み中に書き込みレーザーを校正するために使用されるパワー校正領域があります。CD には、このような領域が 2 つあります。1 つはディスクの内縁近くにあり、低速校正用です。もう 1 つはディスクの外縁にあり、高速校正用です。校正結果は、最大 99 個の校正を保存できる記録管理領域 (RMA) に記録されます。RMA がいっぱいになるとディスクに書き込むことはできませんが、CD-RW ディスクでは RMA を空にすることができます。^[16]

実際の（加速劣化ではない）テストでは、一部のCD-Rは、通常通り保管しても急速に劣化することが明らかになっています。 ^{[17] [18]} CD-Rディスクの品質は寿命に大きく直接影響します。低品質のディスクは長持ちしないと考えられます。J. Perdereauが実施した調査によると、CD-Rの平均寿命は10年と予想されています。^[19]ブランドは、品質の信頼できる指標ではありません。多くのブランド（大手も無名も）は独自のディスクを製造していないためです。代わりに、ディスクは品質の異なるさまざまな製造元から供給されています。最良の結果を得るには、各バッチのディスクの実際の製造元と材料コンポーネントを検証する必要があります。

焼き付けられたCD-Rは、ほとんどの書き込み可能なメディアと同様に、材料の劣化の影響を受けます。CD-Rメディアには、データを保存するために使用される染料の内部層があります。CD -RWディスクでは、記録層は銀と他の金属（インジウム、アンチモン、テルル）の合金で作られています。^[20] CD-Rメディアでは、染料自体が劣化し、データが読み取れなくなる可能性があります。

CD-Rの故障は、染料の劣化だけでなく、反射面が原因であることもあります。銀は安価で広く使用されていますが、酸化されやすく、反射面がなくなります。一方、金はより高価で広く使用されなくなりましたが、不活性な材料であるため、金ベースのCD-Rではこの問題は発生しません。メーカーは、金ベースのCD-Rの寿命を100年と見積もっています。^[21]

訂正可能なデータエラーの発生率を測定することで、 CD-Rメディアのデータ整合性や製造品質を測定することができ、メディアの劣化による将来のデータ損失を信頼性を持って予測することが可能になります。^[22]

粘着紙ラベルを使用する場合は、CD-R専用に作られたラベルを使用することをお勧めします。バランスの取れたCDは、高速で回転してもわずかにしか振動しません。品質の悪いラベルや不適切に作られたラベル、または中心からずれて貼られたラベルは、CDのバランスを崩し、回転時に振動を引き起こし、読み取りエラーを引き起こし、ドライブを損傷するリスクさえあります。^[23]

CD ラベルのプロフェッショナルな代替品としては、5 色シルクスクリーンまたはオフセット印刷機を使用して事前印刷された CD があります。油性マーカー ペンを使用するのも一般的な方法です。ただし、このようなペンの溶剤は染料層に影響を及ぼす可能性があります。

一般的に CD-R は論理的に消去できないため、機密データや個人情報が含まれている場合、CD-R の廃棄はセキュリティ上の問題を引き起こす可能性があります。データを破壊するには、ディスクまたはデータ層を物理的に破壊する必要があります。ディスクを電子レンジで 10 ～ 15 秒間加熱すると、金属反射層にアーク放電が発生し、データ層が効果的に破壊されますが、この同じアーク放電によって電子レンジが損傷したり、過度に摩耗したりする可能性があります。多くのオフィス用シュレッダーは、CD を細断するように設計されています。

最近のバーナー (Plextor、LiteOn) の中には、強力なレーザー出力で保存されたデータを「上書き」することで -R メディアの消去操作をサポートするものもありますが、消去された領域を新しいデータで上書きすることはできません。

ポリカーボネート素材と反射層に金や銀が使われているため、CD-Rはリサイクル性に優れている。しかし、ポリカーボネート自体の価値は低く、貴金属の量も少ないため、回収しても利益が出ない。^[24]そのため、CD-Rを受け入れるリサイクル業者は、通常、素材の寄付や輸送に対して補償を提供しない。^{[25] [26]}

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