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コンパクトディスク（CD）は、フィリップスとソニーが共同開発したデジタル光ディスクデータストレージフォーマットで、デジタルオーディオ録音を保存および再生するために使用されます。CD -DA（ Compact Disc Digital Audio ）規格を採用しており、非圧縮ステレオオーディオを記録できます。 1982年10月に日本で初めて発売されたCDは、より大型のレーザーディスク（LD）に続いて市場に登場した2番目の光ディスクフォーマットです。その後、この技術はコンピュータデータストレージとしてCD-ROMに採用され、さらに様々な書き込み可能なマルチメディアフォーマットへと拡張されました。2007年までに、オーディオCD、CD-ROM、 CD-Rを含む2000億枚以上のCDが世界中で販売されました。
標準的なCDの直径は120mm （4.7インチ）で、通常74分程度の音声を収録できます。 650 MiB ( 681,574,400バイトのデータ。これは後に定期的に80分または 700 MiB ( データトラック間の間隔を狭めることで、ディスクの容量は734,003,200バイトまで増加し、非公式には最大99分または734,003,200バイトに達するものもある。 870 MiB ( 912,261,120バイト）は、確立された仕様の範囲外です。ミニCDなどの小型版は、直径が60～80mm （2.4～3.1インチ）で、 CDシングルやデバイスドライバ、ソフトウェアの配布に使用されています。
CDは1980年代後半から1990年代初頭にかけて広く普及しました。1991年までに、米国ではレコードとカセットテープの販売台数を上回り、主要な物理オーディオフォーマットとなりました。2000年までに、CDは米国の音楽市場シェアの92.3%を占めるようになりました。[ 2 ] CDは、 2000年代半ばにMP3、デジタルダウンロード、ストリーミングプラットフォームが台頭し、衰退する前の、アルバム時代の最後の主要フォーマットとして広く認識されています。 [ 3 ]
オーディオ再生以外にも、コンパクトディスクはCD-ROMフォーマットで汎用データストレージとして採用され、当初は当時のパーソナルコンピュータのハードディスクドライブよりも大容量を実現しました。派生フォーマットには、書き込み専用ディスク（CD-R）、書き換え可能メディア（CD-RW）、ビデオCD（VCD）、スーパービデオCD（SVCD）、フォトCD、ピクチャーCD、コンパクトディスクインタラクティブ（CD-i）、エンハンスドミュージックCD、スーパーオーディオCD （SACD）などのマルチメディアアプリケーションがあり、後者には下位互換性のために標準のCD-DA層が含まれる場合があります。
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。[ 4 ] 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。[ 5 ]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。[ 6 ] [ 7 ]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。[ 8 ]
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、[ 9 ]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。[ 10 ]当初、フィリップス研究所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、[ 11 ]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。[ 12 ]
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、議論のためにアイントホーフェンと東京で交互に 2 か月ごとに会合を開きました。毎回、実施された実験が議論され、ソニーとフィリップスによって開発されたプロトタイプから最良のソリューションが選択されました。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% 以上増加させます。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。[ 11 ] 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。[ 13 ] 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。[ 14 ] [ 15 ]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。[ 16 ]
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。[ 17 ]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。 [ 9 ] [ 18 ]
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に実現した。[ 19 ]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。[ 20 ]
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。 [ 21 ]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」 [ 22 ]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。[ 23 ]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。[ 24 ]
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。 [ 25 ] 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」 [ 27 ]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[ 11 ] [ 28 ]、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」[ 29 ] 。
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。[ 39 ]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。 [ 40 ] 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。[ 41 ]
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。[ 42 ]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、その操作性の良さが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。[ 43 ] [ 44 ] 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。[ 45 ]
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。[ 46 ]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。[ 46 ]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の不安定性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。[ 46 ]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、高解像度の低周波デジタル入力信号を低解像度の高周波信号に変換し、それを電圧にマッピングしてアナログフィルタで平滑化する1ビットDACが開発されました。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[ 47 ] 、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[ 46 ] 。
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。[ 48 ] 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。[ 49 ] 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。[ 50 ]
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。[ 51 ]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。[ 52 ]
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。[ 53 ]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。[ 12 ]
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。[ 54 ] 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。[ 55 ]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。[ 56 ] 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。[ 49 ]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。[ 57 ]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。[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]
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。[ 61 ]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。[ 62 ] 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残していた。[ 62 ]
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。[ 63 ]
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[ 64 ]。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[ 65 ] 。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[ 66 ]。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[ 67 ] 。
米国では、2022年に3340万枚のCDアルバムが販売されました。[ 68 ]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。[ 69 ]
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。
CDは厚さ1.2ミリメートル（0.047インチ）のポリカーボネートプラスチック製で、重さは14～33グラムです。[ 72 ]中心から外側に向かって、構成要素は、中心スピンドル穴（15 mm）、第1遷移領域（クランプリング）、クランプ領域（スタッキングリング）、第2遷移領域（ミラーバンド）、プログラム（データ）領域、およびリムです。内側のプログラム領域は半径25～58 mmを占めます。
表面には薄いアルミニウム層、あるいはまれに金層が塗布され、反射性を持たせる。金属層は、通常、反射層の上に直接スピンコートされたラッカー膜で保護される。ラベルは、通常、スクリーン印刷またはオフセット印刷によって、ラッカー層に印刷される。
CDデータは、ポリカーボネート層の上部に成形されたらせん状のトラックにエンコードされた、ピットと呼ばれる小さな凹みとして表されます。ピット間の領域はランドと呼ばれます。各ピットは深さ約100 nm 、幅約500 nmで、長さは850 nmから3.5 μmまで変化します。 [ 73 ]巻き線間の距離（ピッチ）は1.6 μmです（端の間ではなく、中心間を測定）。[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]
オーディオ CD を再生すると、CD プレーヤー内のモーターがディスクを 1.2 ～ 1.4 m/s (一定線速度、CLV) の走査速度で回転させます。これは、ディスクの内側では約 500 RPM、外側では約 200 RPM に相当します。[ 77 ] CD のトラックは内側から始まり、螺旋状に外側に向かって進むため、ディスクを最初から最後まで再生すると、再生中の回転速度が遅くなります。
プログラム領域は 86.05 cm 2で、記録可能な螺旋の長さは86.05 cm 2 / 1.6 μm = 5.38 km です。スキャン速度が 1.2 m/s の場合、再生時間は 74 分、 CD-ROM のデータ量は 650 MiB です。データがわずかに高密度に詰め込まれたディスクは、ほとんどのプレーヤーで許容されます (ただし、古いプレーヤーの中には動作しないものもあります)。線速度を 1.2 m/s にし、トラックピッチを 1.5 μm に狭くすると、再生時間は 80 分に、データ容量は 700 MiB に増加します。さらに高密度のトラックも可能で、セミスタンダードの 90 分 / 800 MiB ディスクは 1.33 μm、99 分 / 870 MiB ディスクは 1.26 μm ですが、密度が高くなるにつれて互換性が低下します。[ 78 ]
CD は、780 nm波長(近赤外線)の半導体レーザー(初期のプレーヤーではHe –Neレーザー[ 79 ]を使用) をポリカーボネート層の底面に集光して読み取られます。ピットとランドの高さの変化により、光の反射の仕方が異なります。ピットはディスクの最上層に凹んでおり、透明なポリカーボネートベースを通して読み取られるため、読み取り時にピットは隆起を形成します。[ 80 ]レーザーがディスクに当たると、変調された螺旋状のトラックよりも広い光の円が投影され、ランドと、存在する場合は隆起の頂上から部分的に反射されます。レーザーがピット (隆起) の上を通過すると、その高さにより、そのピークから反射された光の往復経路は、周囲のランドから反射された光と 1/2 波長位相がずれます。これは、突起の高さが使用する光の波長の約 1/4 であるため、光は反射前に 1/4 位相がずれ、反射後にさらに 1/4 波長位相がずれるためです。これにより、表面からのレーザーの反射が部分的に打ち消されます。フォトダイオードで反射強度の変化を測定することにより、ディスクから変調信号が読み取られます。[ 77 ]
データの螺旋状パターンに対応するため、レーザーはCDプレーヤーのディスクトレイ内の可動機構に取り付けられています。この機構は通常、レールに沿って移動するスレッドの形をしています。スレッドはウォームギアまたはリニアモーターで駆動できます。ウォームギアを使用する場合は、コイルと磁石の形をした2つ目の短いストロークのリニアモーターが、高速でディスクの偏心を追跡するために微調整を行います。一部のCDドライブ（特に1980年代から1990年代初頭にフィリップスが製造したもの）は、蓄音機に見られるようなスイングアームを使用しています。
ピットとランドは、バイナリデータの 0 と 1 を直接表すものではありません。代わりに、ゼロ復帰しない反転エンコーディングが使用されます。ピットからランド、またはランドからピットへの変化は 1 を示し、変化がない場合は 0 の連続を示します。各 1 の間には、少なくとも 2 つ、最大で 10 個の 0 が存在しなければなりません。これはピットの長さによって決まります。次に、ディスクのマスタリングに使用される8 から 14 の変調を反転し、次にクロスインターリーブされたリード・ソロモン符号化を反転することで、ディスクに保存されている生のデータが最終的に明らかになります。これらのエンコーディング技術 (レッドブックで定義) は、元々はCD デジタルオーディオ用に設計されましたが、後にCD-ROMなど、ほぼすべての CD フォーマットの標準となりました。
CD は取り扱い中や環境暴露によって損傷を受けやすい。ピットはディスクのラベル側に非常に近いため、再生中に透明面の欠陥や汚染物質が焦点から外れてしまう。その結果、CD はディスクのラベル側に損傷を受けやすくなる。透明面の傷は、同様の屈折性プラスチックで埋めるか、丁寧に研磨することで修復できる。CD の端は完全に密閉されていない場合があり、ガスや液体が CD 内に入り込み、金属反射層を腐食させたり、ピットへのレーザーの焦点を妨げたりすることがある。これはディスク腐敗と呼ばれる状態である。[ 81 ]高温多湿の条件下では、菌類Geotrichum candidum がCD に含まれるポリカーボネートプラスチックとアルミニウムを消費することがわかっている。[ 82 ] [ 83 ]
コンパクトディスクのデータ完全性は、表面エラー スキャンを使用して測定できます。表面エラー スキャンでは、 C1、C2、CUと呼ばれるさまざまな種類のデータ エラーの発生率と、E11、E12、E21、 E22、 E31、E32と呼ばれる拡張 (より細かい粒度) エラー測定を測定できます。これらの発生率が高い場合は、データ サーフェスが損傷または不潔である可能性、メディアの品質が低い、メディアが劣化している、またはCD ライターの不具合により記録メディアに書き込まれた可能性を示します。
エラースキャンは、メディアの劣化によって引き起こされるデータ損失を確実に予測できます。エラースキャンのサポートは、ベンダーや光ディスクドライブのモデルによって異なり、前述の6つのEタイプエラーを報告する拡張エラースキャン（ Nero DiscSpeedでは「高度なエラースキャン」として知られています）は、2020年現在、Plextorと一部のBenQ光ドライブでのみ利用可能です。[ 84 ] [ 85 ]
CD のデジタルデータは、スピンドル穴の近くの内側から始まり、単一のトラックで外側に向かって螺旋状に伸びています。外側への螺旋により、異なるサイズのディスクに対応できます。標準 CD は 2 つのサイズで提供されています。最も一般的なのは直径120 ミリメートル (4.7インチ)で、オーディオ容量は 74 分、80 分、90 分、または 99 分、データ容量は 650、700、800、または 870 MiB (737,280,000 バイト) です。ディスクの厚さは1.2 ミリメートル (0.047インチ)で、中央の穴は15 ミリメートル (0.59インチ)です。穴のサイズは、Joop Sinjou によって選ばれ、オランダの 10 セント硬貨であるdubbeltjeに基づいています。[ 86 ] Philips/Sony は物理的な寸法を特許取得しました。[ 87 ]
フィリップスの公式の歴史によると、容量はソニーの幹部大賀典雄氏がベートーヴェンの第九交響曲全体を1枚のディスクに収めることができるように指定したとのことです。[ 88 ]フィリップスのチーフエンジニア、キース・イミンク 氏によると、これは神話であり、[ 89 ] 120 mm サイズが採用された 1979 年 12 月にはEFM コード形式がまだ決定されていなかったからです。1980年 6 月に EFM が採用されたことで、再生時間が 30% 増加し、直径 120 mm の場合は 97 分、 100 ミリメートル (3.9インチ) の小さなディスクの場合は 74 分になりました。代わりに、再生時間を 74 分に維持するために情報密度が 30% 低下しました。[ 90 ] [ 91 ]直径120 mm は、スーパーオーディオ CD、DVD、HD DVD、ブルーレイディスクなどの後続のフォーマットで採用されています。直径80ミリメートル（3.1インチ）のディスク（「ミニCD」）には、最大24分間の音楽、または210MiBのデータを収録できます。
SHM-CD （スーパーハイマテリアルコンパクトディスクの略）は、ポリカーボネート製のベースを独自の素材に置き換えたコンパクトディスクの一種です。この素材は、ユニバーサルミュージックジャパンとJVCが共同で開発した高精細液晶ディスプレイの製造研究の中で誕生しました。
SHM-CDは、光の屈折の違いがエラーとして検出されないため、すべてのCDプレーヤーと完全に互換性があります。JVCは、SHM-CDに使用される素材の流動性と明瞭性が高いため、読み取り精度が高く、音質が向上すると主張しています。[ 92 ]しかし、CDオーディオ形式には固有のエラー訂正が含まれているため、読み取りエラーの減少が、出力の改善につながるほど大きいかどうかは不明です。
オーディオ CD (正式には Compact Disc Digital Audio または CD-DA) の論理フォーマットは、フォーマットの共同開発者である Sony と Philips が 1980 年に作成した文書に記載されています。[ 93 ]この文書は、表紙の色から通称Red Book CD-DAと呼ばれています。このフォーマットは、チャンネルあたり44.1 kHz のサンプリング レートで2 チャンネル 16 ビットPCMエンコードされています。4チャンネル サウンドはRed Bookフォーマット内で許容されるオプションとなる予定でしたが、実装されたことはありません。モノラルオーディオはRed Book CDに標準規格が存在しないため、モノラル ソース マテリアルは通常、標準Red Bookステレオ トラック (つまり、ミラー モノラル)で 2 つの同一のチャンネルとして提示されます。MP3 CD は、モノラル サウンドのオーディオ ファイル フォーマットを持つことができます。
CD-Textは、オーディオCDのレッドブック規格を拡張したもので、規格に準拠したオーディオCDに、アルバム名、曲名、アーティスト名などの追加テキスト情報を記録できるようにするものです。情報は、CDのリードイン領域（約5キロバイトの空き容量がある）またはディスク上のサブコードチャネルR～W（約31メガバイトの容量）のいずれかに保存されます。
コンパクトディスク＋グラフィックス（CD+G）は、オーディオデータに加えてグラフィックデータも収録した特殊なオーディオCDです。通常のオーディオCDプレーヤーで再生できますが、専用のCD+Gプレーヤーで再生すると、グラフィック信号を出力できます（通常、CD+Gプレーヤーはテレビやコンピューターモニターに接続されます）。これらのグラフィックは、カラオケで歌う人が歌詞を見ながら歌えるように、テレビ画面に歌詞を表示するためにほぼ exclusively 使用されます。CD+Gフォーマットは、RからWまでのチャンネルを利用します。これらの6ビットにグラフィック情報が格納されます。
CD + Extended Graphics（CD+EG、別名CD+XG）は、Compact Disc + Graphics（CD+G）フォーマットの改良版です。CD+Gと同様に、CD+EGはCD-ROMの基本機能を利用して、再生中の音楽に加えてテキストやビデオ情報を表示します。これらの追加データはサブコードチャンネルRWに保存されます。CD+EGディスクはごく少数しか発売されていません。
スーパーオーディオCD（SACD）は、レッドブックよりも高忠実度のデジタルオーディオ再生を実現するために設計された、高解像度読み取り専用の光オーディオディスクフォーマットです。1999年に発表され、レッドブックを開発したのと同じソニーとフィリップスによって開発されました。SACDはDVDオーディオとフォーマット戦争を繰り広げましたが、どちらもオーディオCDに取って代わることはありませんでした。SACD規格はスカーレットブック規格とも呼ばれています。
SACDフォーマットのタイトルはハイブリッドディスクとして発行されることがあります。これらのディスクには、SACDオーディオストリームと、標準的なCDプレーヤーで再生可能な標準オーディオCD層の両方が含まれているため、下位互換性があります。
CD- MIDIは、音楽演奏データを保存するために使用されるフォーマットであり、再生時にはオーディオを合成する電子楽器によって演奏されます。したがって、オリジナルのレッドブックCD-DAとは異なり、これらの録音はデジタルサンプリングされたオーディオ録音ではありません。CD-MIDIフォーマットは、オリジナルのレッドブックの拡張として定義されています。
CDは誕生から最初の数年間は、純粋にオーディオ用途のメディアでした。1988年、ソニーとフィリップスによってイエローブックCD-ROM規格が制定され、オーディオコンパクトディスクと同じ物理フォーマットを使用し、CD-ROMドライブを搭載したコンピュータで読み取り可能な、不揮発性の光データコンピュータデータ記憶媒体が定義されました。
ビデオCD（VCD、ビューCD、コンパクトディスクデジタルビデオとも呼ばれる）は、ビデオメディアをCDに保存するための標準的なデジタルフォーマットです。VCDは、専用のVCDプレーヤー、ほとんどの最新のDVDビデオプレーヤー、パーソナルコンピュータ、および一部のビデオゲーム機で再生できます。VCD規格は、1993年にソニー、フィリップス、松下電器産業、JVCによって策定され、「ホワイトブック規格」と呼ばれています。
全体的な画質は、VHSビデオと同等を目指しています。圧縮率の低い VCD ビデオは、VHS ビデオよりも画質が劣る場合がありますが、VCD はアナログ ノイズではなくブロック アーティファクトが発生し、使用してもそれ以上劣化しません。352×240 (またはSIF ) 解像度は、NTSC ビデオの垂直解像度と水平解像度の半分であるため選択されました。352×288 は、同様に PAL/SECAM 解像度の 4分の 1 です。これは、アナログ VHS テープの (全体的な) 解像度に近似しています。アナログ VHS テープは、(垂直) 走査線の数が 2 倍ですが、水平解像度ははるかに低くなっています。
スーパービデオCD（スーパービデオコンパクトディスク、略称SVCD）は、標準的なコンパクトディスクにビデオメディアを保存するためのフォーマットです。SVCDはVCDの後継規格として、またDVD-Videoの代替規格として開発され、技術的な性能と画質の両面において両者の中間的な位置づけとなっています。
SVCDの解像度はDVDの3分の2 、VCDの2.7倍以上です。CD-Rディスク1枚には、標準画質のSVCDフォーマットのビデオを最大60分まで収録できます。SVCDのビデオの長さに仕様上の制限はありませんが、非常に長いビデオを収録するには、ビデオのビットレート、ひいては画質を下げる必要があります。通常、画質の著しい低下を招くことなく100分を超えるビデオを1枚のSVCDに収めるのは難しく、多くのハードウェアプレーヤーは、瞬時ビットレートが300～600キロビット/秒未満のビデオを再生できません。
フォトCDは、コダックが設計した、写真をデジタル化してCDに保存するためのシステムです。1992年に発売されたこのディスクは、独自の特殊なエンコード方式を用いて、約100枚の高画質画像、スキャンしたプリント、スライドを収録できるように設計されています。フォトCDはベージュブックで定義されており、 CD-ROM XAおよびCD-iブリッジの仕様にも準拠しています。CD-iプレーヤー、フォトCDプレーヤー、および適切なソフトウェアを搭載したあらゆるコンピューター（オペレーティングシステムの種類を問わず）で再生できます。画像は、コダック専用の印刷機で印画紙に印刷することも可能です。このフォーマットは、CD-ROM形式の一般消費者向け製品であるコダックピクチャーCDとは異なりますのでご注意ください。
フィリップス・グリーンブックは、 CD-iプレーヤー向けに設計されたインタラクティブ・マルチメディア・コンパクトディスクの規格を規定しています（1993年）。CD-iディスクには、通常のCDプレーヤーで再生できるオーディオトラックを収録できますが、ほとんどのCD-ROMドライブやソフトウェアとは互換性がありません。その後、オーディオCDプレーヤーとの互換性を向上させるためにCD-i Ready規格が作成され、通常のCD-ROMドライブでアクセスできるCD-i互換ディスクを作成するためにCD-i Bridge規格が追加されました。
フィリップスは、CD-iに似たフォーマットであるCD-i Readyを定義しました。これは、CD-iのソフトウェアとデータをトラック1のプリギャップに格納するものです。このフォーマットは、旧型のオーディオCDプレーヤーとの互換性を高めることを目的としていました。
エンハンスド・ミュージックCD（CD ExtraまたはCD Plusとも呼ばれる）は、オーディオトラックを1つ目のセッションに、データを2つ目のセッションに配置することで、オーディオトラックとデータトラックを同じディスクに組み合わせたフォーマットです。フィリップスとソニーによって開発され、ブルーブックで定義されています。
ビニールディスクは、標準的なオーディオCDとレコード盤のハイブリッドです。ディスクのレーベル面にあるビニール層には、約3分間の音楽を収録できます。
1995 年、ジュエル ケースの材料費は 30 セント、CD は 10 ～ 15 セントでした。CD の卸売価格は 0.75 ～ 1.15 ドルでしたが、録音済み音楽 CD の一般的な小売価格は 16.98 ドルでした。[ 94 ]平均して、店舗は小売価格の 35 パーセント、レコード会社は 27 パーセント、アーティストは 16 パーセント、製造業者は 13 パーセント、販売業者は 9 パーセントを受け取りました。[ 94 ] 8 トラック カートリッジ、コンパクト カセット、CD が導入されたとき、メディアの製造コストは削減されたにもかかわらず、それぞれが以前のフォーマットよりも高い価格で販売されました。これは、知覚価値が高まったためです。これは蓄音機レコードからCD まで続きましたが、Apple がMP3 を 0.99 ドル、アルバムを 9.99 ドルで販売したときに破られました。ただし、MP3 を製造するための追加コストはごくわずかです。[ 95 ]
記録可能なコンパクトディスク（CD-R）は、ブランクのデータスパイラルが射出成形された状態で製造されます。その後、感光性染料が塗布され、金属化処理とラッカーコーティングが施されます。CDレコーダーの書き込みレーザーが染料の色を変化させることで、標準的なCDプレーヤーの読み取りレーザーが、通常の刻印ディスクと同様にデータを認識できるようになります。こうして作成されたディスクは、ほとんどのCD-ROMドライブで読み取り、ほとんどのオーディオCDプレーヤーで再生できます。CD-Rはオレンジブック規格に準拠しています。
CD-R の記録は永久保存を前提として設計されています。時間の経過とともに、色素の物理的特性が変化し、読み取りエラーやデータ損失が発生し、最終的には読み取り装置がエラー訂正方法で回復できなくなる可能性があります。エラーは表面エラー スキャンを使用して予測できます。設計寿命は、ディスクの品質、書き込みドライブの品質、保管条件によって 20 年から 100 年です。[ 96 ]テストでは、通常の保管条件下でわずか 18 か月で一部のディスクがこのような劣化を起こすことが実証されています。[ 97 ] [ 98 ]この故障はディスク腐敗として知られており、主に環境的な原因がいくつか存在します。[ 99 ]
録音可能なオーディオ CD は、一般消費者向けオーディオ CD レコーダーで使用するために設計されています。これらの一般消費者向けオーディオ CD レコーダーは、 AHRA (オーディオ ホーム レコーディング法) に準拠するために、初期のデジタル著作権管理(DRM) である SCMS (シリアル コピー管理システム) を使用しています。録音可能なオーディオ CD は、生産量が少なく、音楽業界がコピーを作成する際に補償するAHRA ロイヤリティ3% がかかるため、通常 CD-R よりもやや高価です。 [ 100 ]
高容量記録CDは、従来のディスクよりも20%多くのデータを記録できる高密度記録フォーマットです。[ 101 ]容量が大きいため、一部のレコーダーや記録ソフトウェアと互換性がない場合があります。[ 102 ]
CD-RWは、染料の代わりに金属合金を使用した再記録可能なメディアです。この場合、書き込みレーザーは合金を加熱してその特性（非晶質か結晶質か）を変化させ、反射率を変化させるために使用されます。CD-RWは、プレスCDやCD-Rほど反射率の差が大きくないため、初期のCDオーディオプレーヤーの多くはCD-RWディスクを読み取ることができませんが、後期のCDオーディオプレーヤーやスタンドアロンDVDプレーヤーのほとんどは読み取ることができます。CD-RWはオレンジブック規格に準拠しています。
書き換え可能なオーディオ CD は、標準的な CD-RW ディスクを（改造なしでは）受け付けない民生用オーディオ CD レコーダーで使用するように設計されています。これらの民生用オーディオ CD レコーダーは、米国のオーディオ ホーム レコーディング法(AHRA) に準拠するために、初期のデジタル著作権管理(DRM) であるシリアル コピー管理システム(SCMS) を使用しています。書き換え可能なオーディオ CD は、(a) 容量が少ないことと、(b)音楽業界がコピーを作成する際に補償するAHRA の 3% ロイヤリティのため、通常 CD-R よりもやや高価です。 [ 100 ]
レッドブックオーディオ仕様は、サブコード内の単純なアンチコピーステートメントを除いて、コピー保護メカニズムを含んでいません。少なくとも2001年には知られていたように[ 103 ] 、レコード会社は、ハードドライブにリッピングまたはコピーしたり、他のフォーマット（FLAC、MP3、Vorbisなど）に簡単に変換したりできない、コピー保護された非標準コンパクトディスクを販売しようと試みました。これらのコピー保護されたディスクの大きな欠点の1つは、ほとんどがコンピュータのCD-ROMドライブまたはCD-ROMメカニズムを使用する一部のスタンドアロンCDプレーヤーのどちらでも再生できないことです。フィリップスは、そのようなディスクはレッドブック仕様に違反するため、商標のコンパクトディスクデジタルオーディオのロゴを表示することは許可されていないと述べています。多くのコピー保護システムは、入手しやすい、多くの場合無料のソフトウェアによって、またはDRM実行可能プログラムの実行を防ぐために自動再生をオフにするだけでも対処されています。
{{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)分と 99 分のブランクが少量出回っている [...] 多くのレコーダーと一部のソフトウェアは、より長いディスクでは動作しないようです。