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| メディアタイプ | 光ディスク |
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| エンコーディング | 様々な |
| 容量 | 通常、最大 700 MiB (最大 80 分のオーディオ)、800 MiB (最大 90 分のオーディオ)、870 MiB (最大 99 分のオーディオ) |
| 読み取り メカニズム | 780 nm波長、800 nm波長、870 nm波長（赤外線および赤色端）半導体レーザー（初期のプレーヤーはヘリウムネオンレーザーを使用）、[1] 1,200 Kbit / s（1×） |
| 書き込み メカニズム | 記録可能な形式のCD-RおよびCD-RWでは780 nm波長、800 nm波長、870 nm波長（赤外線および赤色エッジ）半導体レーザー、読み取り専用形式ではプレスモールド（スタンパー） |
| 標準 | レインボーブックス |
| 開発 者 | フィリップス、ソニー |
| 寸法 | 直径: 120 mm (4.7 インチ) 厚さ: 1.2 mm (0.047 インチ) |
| 使用法 | オーディオとデータの保存 |
| 延長 | レーザーディスク |
| 延長 | |
| リリース |
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コンパクトディスク( CD ) は、デジタル オーディオ録音を保存および再生するために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 ストレージ形式です。コンパクト ディスク デジタル オーディオ形式を使用しており、通常 1 枚のディスクに 74 分のオーディオが収録されます。後年、コンパクト ディスクはCD-ROMやその派生製品として、オーディオ以外のコンピュータ データ ストレージ用途にも採用されました。1982 年 10 月に日本で初めて発売されたCD は、はるかに大型のレーザーディスク(LD) に次いで 2 番目に発明された光ディスク技術でした。2007 年までに、世界中で 2,000 億枚の CD (オーディオ CD、CD-ROM、CD-R を含む) が販売されました。
標準CDは直径120mm（4.7インチ）で、最大74分の非圧縮ステレオデジタルオーディオまたは約650 MiB (681,574,400 バイトのデータ。容量は定期的に80分まで拡張され、700 MiB (734,003,200 バイト）、90 分800 MiB (838,860,800 バイト）、または99分870 MiB ( ミニ CD は、同じサイズのディスクにデータをより密に配置することで、最大912,261,120バイトの大容量を実現しました。ミニ CD の直径は 60 ～ 80 ミリメートル (2.4 ～ 3.1 インチ) とさまざまで、 CD シングルやデバイス ドライバーの配信に使用されています。
CDは1990年代に急速に普及し、1991年までに米国で他のすべてのオーディオフォーマットの売上を急速に上回り、レコードとカセットテープの市場支配に終止符を打った。2000年までに、CDは米国の音楽販売に関する市場シェア全体の92.3％を占めた。[3] CDはアルバム時代の最後の主要なオーディオフォーマットであると考えられており、 2000年代半ばにMP3、iTunes、携帯電話の着信音、その他のダウンロード可能な音楽フォーマットが登場したことで、10年に及ぶCDの支配に終止符が打たれた。[4]
デジタルオーディオフォーマットは、後に汎用データストレージ用に（CD-ROMとして）採用され、当初はパソコンの ハードディスクドライブよりもはるかに多くのデータを保存できました。その後、プリプレス済みとユーザーが書き込み可能な空白の両方を含むいくつかの他のフォーマットが派生し、追記型オーディオおよびデータストレージ（CD-R）、再書き込み可能メディア（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）、拡張音楽CD、およびCD-DAレイヤーを持つ可能性のあるスーパーオーディオCD（SACD）が含まれます。
歴史
1931年に初めて発表されたオプトフォンは、透明な写真に音声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。[5] 30年以上後、アメリカの発明家ジェームズ・T・ラッセルが、感光性プレートにデジタルメディアを記録する最初のシステムを発明したとされています。ラッセルの特許申請は1966年に提出され、1970年に特許が付与されました。[6]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。[7] [8]ラッセルのコンセプト、特許、プロトタイプがコンパクトディスクの設計を刺激し、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。[9]
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、[10]高品質のデジタルオーディオ信号に必要な高密度の情報を可能にする集束レーザービームが使用されています。オプトフォニーとジェームズ・ラッセルによる先行技術とは異なり、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使用し、反射層から読み取られます。プロトタイプは1970年代後半にフィリップスとソニーによって別々に開発されました。[11]当初フィリップスの研究経営陣はCDを取るに足らない追求として却下しましたが、[12]レーザーディスクフォーマットが苦戦する中、 CDがフィリップスの主な焦点になりました。[13] 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のエンジニアの共同タスクフォースを立ち上げました。1年間の実験と議論の後、 1980年にレッドブックCD-DA規格が発行されました。1982年に商用リリースされて以来、コンパクトディスクとそのプレーヤーは非常に人気がありました。最高1,000ドルもしたにもかかわらず、CDプレーヤーは1983年から1984年の間に米国で40万台以上売れた。[14] 1988年までに、米国でのCDの売上はビニールLPレコードの売上を上回り、1992年までにCDの売上は録音済み音楽カセットテープの売上を上回った。[15] [16]コンパクトディスクの成功は、互換性のあるハードウェアを共同で開発したフィリップスとソニーの協力によるものとされている。コンパクトディスクの統一されたデザインにより、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、CDは家庭内音楽市場で圧倒的な地位を占めることになった。[17]
デジタルオーディオレーザーディスクのプロトタイプ
1974年、フィリップスのオーディオ部門のディレクター、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のアナログ光オーディオディスクを開発するための小グループを立ち上げました。[18]しかし、アナログ形式のパフォーマンスが不十分だったため、1974年3月にフィリップスの2人の研究エンジニアがデジタル形式を推奨しました。その後、1977年にフィリップスはデジタルオーディオディスクを作成するという使命を持つ研究所を設立しました。フィリップスのプロトタイプの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）に設定されました。[10] [19]
1970年に日本の国営放送局NHKで初期のデジタルオーディオ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ジェネラルマネージャーに就任した。1973年に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オーディオを録音するデジタルPCMアダプターを開発した。この後、1974年にはデジタルオーディオを光ディスクに保存するという飛躍が容易に実現した。[20]ソニーが光デジタルオーディオディスクを初めて公開したのは1976年9月だった。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時間のデジタルオーディオ（44,100Hzのサンプリングレートと16ビットの解像度）を再生できる30cm（12インチ）のディスクを報道陣に公開した。[21] 1978年9月、同社は再生時間150分、サンプリングレート44,056Hz、線形解像度16ビット、クロスインターリーブリードソロモン符号（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実演した。この仕様は、後に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ものと類似している。ソニーのデジタルオーディオディスクの技術的詳細は、1979年3月13日から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た。[22]ソニーのAES技術論文は1979年3月1日に発表された。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」 [23]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た。[24]ソニーの重役で後にソニーのCEO兼会長となる大賀典雄と中島平太郎は、このフォーマットの商業的可能性を確信し、懐疑的な見方が広まったにもかかわらず、さらなる開発を推進した。[25]
コラボレーションと標準化
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のエンジニアの共同タスクフォースを立ち上げました。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、レーザーと光ディスクの技術を前進させました。[26] 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規格を作成しました。この規格は1980年に初めて発行され、1987年にIECによって国際規格として正式に採用され、1996年にさまざまな修正が規格の一部となりました。[要出典]
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に合わせてコンパクトディスクという用語を作り出し、[27]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8対14変調（EFM）も提供し、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CIRCを提供しました。
タスクフォースの元メンバーが語った「コンパクトディスク物語」[28]には、サンプリング周波数、再生時間、ディスクの直径の選択など、多くの技術的決定の背景情報が記されている。タスクフォースは約6人で構成されていたが[12] [29]、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」とのことである[30] 。
最初の立ち上げと採用
この形式の開始と採用における初期のマイルストーンには、次のものが含まれます。
- 最初のテストプレスは、1980年12月1日から3日に録音されたリヒャルト・シュトラウスのアルプス交響曲で、ベルリン・フィルハーモニー管弦楽団が演奏し、1979年にこのフォーマットの大使に任命されたヘルベルト・フォン・カラヤンが指揮した。 [31]
- 世界への発表は1981年4月15日のザルツブルク復活祭音楽祭で行われ、盛田昭夫と大賀典雄（ソニー）、ヨープ・ファン・ティルブルフ（フィリップス）、リチャード・ブッシュ（ポリグラム）が記者会見し、カラヤンも同席して新フォーマットを賞賛した。[32]
- 最初の公開デモは1981年にBBCのテレビ番組「Tomorrow's World」で、ビージーズのアルバム「Living Eyes（1981）」が演奏されたときでした。[33]
- 最初の商用コンパクトディスクは1982年8月17日に制作され、クラウディオ・アラウが演奏したショパンのワルツの1979年の録音であった。[34]
- 最初の50タイトルは1982年10月1日に日本で発売され、 [35]その最初のものはビリー・ジョエルのアルバム52nd Streetの再発売であった。[36]
- BBCラジオで初めてCDが放送されたのは1982年10月でした。[要出典]
- 日本での発売に続き、1983年3月14日にはCDプレーヤーとディスクがヨーロッパ[37]と北米に導入され、CBSレコードは16タイトルをリリースした[38] 。
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『ブラザーズ・イン・アームズ』のダイアー・ストレイツだった。[39]最初のCD市場の1つは、商業的可能性がすでに証明されていたポピュラー音楽の再発行に専念していた。全カタログをCD化した最初のメジャーアーティストはデヴィッド・ボウイで、1985年2月にRCAレコードから最初の14枚のスタジオアルバムと4枚のベストアルバムが発売された。15枚目と16枚目のアルバムは、それぞれ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枚のイギリス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が普及し始めたことは、デジタルオーディオ革命の始まりとなった。[42] CDは、特にクラシック音楽やオーディオ愛好家の間で熱狂的に受け入れられ、その操作性は特に賞賛された。プレーヤーの価格が徐々に下がり、ポータブルディスクマンが導入されると、CDはより大規模なポピュラー音楽やロック音楽の市場で人気を集め始めた。CDの売上が伸びるにつれ、録音済みカセットテープの売上は1980年代後半に減少し始め、1990年代初頭にはCDの売上がカセットテープの売上を上回った。[要出典] [43] 1988年には、世界中の50のプレス工場で4億枚のCDが製造された。[44]
さらなる発展
初期のCDプレーヤーは、バイナリ加重のデジタル-アナログ変換器（DAC）を採用しており、DACの各ビットに個別の電気部品が含まれていました。[45]高精度の部品を使用しても、このアプローチではデコードエラーが発生しやすかったです。[説明が必要] [45]もう1つの問題はジッター、つまり時間関連の欠陥でした。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ことに目を向けました。[45]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年代後半のブレークスルーは、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、電圧にマッピングしてからアナログフィルターで平滑化する1ビットDACの開発で最高潮に達しました。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プレーヤーで主流になりました。フィリップスは、パルス密度変調（PDM）と呼ばれるこの技術のバリエーションを使用しました[46]。一方、松下（現パナソニック）はパルス幅変調（PWM）を選択し、特許取得済みのマルチステージノイズシェーピングPWMトポロジーに由来する頭字語であるMASHとして宣伝しました。[45]
CDは、データ保存媒体としてではなく、音楽を再生するためのビニールレコードの後継として主に計画されました。しかし、CDは他の用途も含むようになりました。1983年のCDの発表後、ImminkとJoseph Braat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。[47] 1985年6月には、コンピューターで読み取り可能な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、音楽を録音および配布する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できるようになりました。
DVDやBlu-rayなどの他の新しいビデオ形式では、CD と同じ物理的なジオメトリが使用されており、ほとんどの DVD プレーヤーと Blu-ray プレーヤーはオーディオ CD と 下位互換性があります。
ピーク
アメリカにおけるCDの売上は2000年までにピークを迎えた。[48] 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取って代わり、2010年はアメリカの車に工場装備のカセットプレーヤーが搭載された最後のモデル年となった。[49]
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オーディオが発売されました。しかし、デジタル（仮想）音楽の重要性が高まり、ほとんどの人間の耳には音質の改善が聞こえなかったため、どちらも採用されませんでした。[50]これにより、CDは音楽市場で長く生き残りました。[51]
衰退
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ベース配信の出現と普及により、2000年代にCDの売上は減少し始めました。たとえば、2000年から2008年の間、音楽の売上は全体的に増加し、1年間は例外的に増加したにもかかわらず、メジャーレーベルのCDの売上は全体で20％減少しました。[52]前年比で売上が急速に減少したにもかかわらず、この技術の普及はしばらく続き、企業はインターネットベースの配信を利用できない可能性の高い購入者をターゲットにするために、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。[13] 2012年には、CDとDVDは米国での音楽売上のわずか34％を占めました。[53] 2015年までに、米国で物理メディアで購入された音楽はわずか24％で、そのうちの3分の2はCDでした。[54]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ました。[55] 2018年の米国のCD販売数は5,200万枚で、2000年のピーク時の販売数の6％未満でした。[48]英国では3,200万枚が販売され、2008年よりも約1億枚少ないです。[56] 2018年、ベスト・バイはCD販売への重点を減らす計画を発表しましたが、レコードの販売は継続し、ビニール復活の時期に売上が伸びています。[57] [58] [59]
2010年代には、ソリッドステートメディアと音楽ストリーミングサービスの人気の高まりにより、自動車メーカーは車載用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接続を採用しました。[60]自動車メーカーは、CDプレーヤーが貴重なスペースと重量を占めており、大型タッチスクリーンなどのより人気のある機能に再割り当てできると考えていました。[61] 2021年までに、レクサスとゼネラルモーターズだけが、特定の車両にCDプレーヤーを標準装備していました。[61]
現在の状況
CDは日本などの一部の市場では引き続き好調で、2019年には1億3200万枚が生産された。[62]
CD売上の減少は近年鈍化しており、2021年には米国で2004年以来初めてCD売上が増加した。[63] AxiosはCD売上の増加を「デジタル時代にハードコピーの音楽を好む若者」に挙げている。[64]これは、ビニールとカセットの両方が30年ぶりの販売レベルに達したのと同時に起こった。[65] RIAAは、CDの収益が2022年に減少した後、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た。[66]
米国では、2022年に3,340万枚のCDアルバムが販売されました。[67]フランスでは、2023年に1,050万枚のCDが販売され、レコードのほぼ2倍になりましたが、両者はフランスの音楽産業の収益のそれぞれ12％を生み出しました。[68]
受賞歴
ソニーとフィリップスは、コンパクト ディスクの開発に対して専門機関から賞賛を受けました。受賞した賞は次のとおりです。
物理的詳細
- ポリカーボネートのディスク層には、バンプを使用してデータがエンコードされています。
- 光沢のある層がレーザーを反射します。
- ラッカーの層が光沢のある層を保護します。
- アートワークはディスクの上部にスクリーン印刷されています。
- レーザー光線は CD から反射されてセンサーに送られ、そこで電子データに変換されます。
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で作られており、重さは14〜33グラムです。[71]中心から外側に向かって、中心スピンドルホール（15 mm）、最初の遷移領域（クランプリング）、クランプ領域（スタッキングリング）、2番目の遷移領域（ミラーバンド）、プログラム（データ）領域、リムのコンポーネントがあります。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、またはまれに金層が塗布され、反射性を持たせています。金属は、通常、反射層の上にスピンコートされたラッカーのフィルムで保護されています。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ます。
CDデータは、ピットと呼ばれる小さなくぼみとして表現され、ポリカーボネート層の上部に成形された螺旋状のトラックにエンコードされています。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500 nmで、長さは850 nmから3.5 μmまで変化します。[72]巻き線間の距離（ピッチ）は1.6 μmです（中心から中心まで測定され、端の間ではありません）。[73] [74] [75]
オーディオCDを再生する際、CDプレーヤー内のモーターがディスクを1.2～1.4m/s（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500rpm、外側では約200rpmに相当します。[76] CDのトラックは内側から始まり、外側に向かって螺旋状に進んでいくため、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。
プログラムエリアは 86.05 cm 2で、記録可能なスパイラルの長さは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 CD-ROM で 74 分、または 650 MiB のデータになります。データが少しだけ密に詰め込まれたディスクであれば、ほとんどのプレーヤーで使用できます (ただし、古いプレーヤーの中には使用でき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、データ容量は 700 MiB になります。さらに密なトラックも可能で、準標準の 90 分/800 MiB ディスクは 1.33 μm、99 分/870 MiB は 1.26 μm ですが、[77]密度が高くなると互換性が低下します。
CD は、ポリカーボネート層の底部を通して 780 nm の波長(近赤外線)の半導体レーザーを焦点に当てて読み取られます。ピットとランドの高さの違いにより、光の反射方法が異なります。ピットはディスクの最上層に刻まれており、透明なポリカーボネートの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バンプを形成します。[78]レーザーがディスクに当たると、変調されたスパイラル トラックよりも広い円形の光が投射され、ランドから部分的に反射され、バンプがある場合はその上部から部分的に反射されます。レーザーがピット (バンプ) を通過する際、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、バンプの高さが使用される光の波長の約 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反射が部分的にキャンセルされます。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、変調された信号がディスクから読み戻されます。[76]
データのらせん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上に配置されています。この機構は通常、レールに沿って移動するそりの形をしています。そりはウォーム 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 つ目の短ストローク 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 Philips が製造したもの) では、蓄音機に見られるスイング アームに似たスイング アームが使用されています。
ピットとランドは、バイナリ データの 0 と 1 を直接表すわけではありません。代わりに、非ゼロ復帰の反転エンコードが使用されます。つまり、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 0 が少なくとも 2 個、最大 10 個存在する必要があります。これは、ピットの長さによって定義されます。これは、ディスクのマスタリングで使用された8 対 14 の変調を逆にすることでデコードされ、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逆にすることで、最終的にディスクに保存されている生のデータが明らかになります。これらのエンコード手法 (レッドブックで定義) は、もともとCD デジタル オーディオ用に設計されたものですが、後にほぼすべての CD 形式 ( CD-ROMなど) の標準になりました。
誠実さ
CD は取り扱い中や環境暴露により損傷を受けやすい。ピットはディスクのレーベル面に非常に近いため、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可能性がある。その結果、CD はディスクのレーベル面に損傷を受けやすい。透明面の傷は、同様の屈折性プラスチックで埋め戻すか、丁寧に磨くことで修復できる。CD の端は完全に密閉されていないことがあり、ガスや液体が CD 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。この状態はディスク腐敗と呼ばれる。 [79]菌類Geotrichum candidum は、高温多湿の条件下で、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。[80] [81]
コンパクト ディスクのデータ整合性は、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 エラーのレートと、E11、E12、E21、E22、E31、E32と呼ばれる拡張 (より細かい粒度の) エラー測定を測定できます。これらのエラー レートが高い場合は、データ表面が損傷または汚れている可能性があり、メディアの品質が低く、メディアが劣化しており、CD ライターの故障によって記録メディアが書き込まれていることを示します。
エラースキャンは、メディアの劣化によるデータ損失を確実に予測できる。エラースキャンのサポートは光ディスクドライブのベンダーやモデルによって異なり、拡張エラースキャン（Nero DiscSpeedでは「高度なエラースキャン」として知られている）は、2020年現在、Plextorと一部のBenQ光学ドライブでのみ利用可能である。 [82] [83]
ディスクの形状と直径
* 一部の CD-R(W) および DVD-R(W)/DVD+R(W) レコーダーは、ZCLV、CAA、または CAV モードで動作します。
CDのデジタルデータはディスクの中央から始まり、端に向かって進むため、さまざまなサイズに適応できます。標準CDには2つのサイズがあります。これまでのところ、最も一般的なのは直径120ミリメートル（4.7インチ）で、74、80、90、または99分のオーディオ容量と650、700、800、または870 MiB（737,280,000バイト）のデータ容量です。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によって選択され、オランダの10セント硬貨であるdubbeltjeに基づいています。 [ 84] Philips/Sonyは物理的な寸法の特許を取得しました。[85]
フィリップスの公式の歴史によると、ソニーの役員である大賀典雄氏が、ベートーヴェンの第九交響曲全曲を1枚のディスクに収められる容量を指定したとのことである。[ 86 ]これは 、キース・インミンクによると神話である[87]。EFMコード形式は、1979年12月に120 mmサイズが採用された時点ではまだ決定されていなかったからである。1980年6月にEFMが採用されたことで、再生時間が30パーセント長くなり、直径120 mmの場合は97分、直径100ミリメートル（3.9インチ）のディスクの場合は74分になった。代わりに、情報密度が30パーセント低下し、再生時間を74分に抑えた。[88] [89] 120 mm直径は、スーパーオーディオCD、DVD、HD DVD、ブルーレイディスクなど、その後のフォーマットでも採用されている。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 分の音楽または 210 MiB を保存できます。
論理フォーマット
オーディオCD
オーディオCD（正式にはCompact Disc Digital Audio、CD-DA）の論理フォーマットは、1980年にフォーマットの共同作成者であるソニーとフィリップスによって作成された文書で説明されています。[90]この文書は、表紙の色にちなんで、口語的にRed Book CD-DAと呼ばれています。このフォーマットは、チャネルあたり44.1kHzのサンプリングレートでの2チャネル16ビットPCMエンコーディングです。4チャネルサウンドはRed Bookフォーマット内で許容されるオプションになる予定でしたが、実装されたことはありませんでした。モノラルオーディオにはRed Book CDの既存の標準がありません。そのため、モノラルソースマテリアルは通常、標準的なRed Bookステレオトラック（つまり、ミラーリングされたモノ）内の2つの同一チャネルとして提供されます。MP3 CDは、モノラルサウンドのオーディオファイル形式を持つことができます。
CD-Text は、オーディオ CD のRed Book仕様の拡張版で、標準準拠のオーディオ CD に追加のテキスト情報 (アルバム名、曲名、アーティストなど) を保存できます。情報は、CDのリードイン領域(約 5 キロバイトのスペースあり) またはディスクのサブコードチャネル R から W (約 31 メガバイトを保存可能) に保存されます。
コンパクト ディスク + グラフィックスは、ディスク上のオーディオ データに加えてグラフィックス データも含む特殊なオーディオ コンパクト ディスクです。このディスクは通常のオーディオ CD プレーヤーで再生できますが、特殊な CD+G プレーヤーで再生するとグラフィックス信号を出力できます (通常、CD+G プレーヤーはテレビまたはコンピューター モニターに接続されます)。これらのグラフィックスは、カラオケパフォーマーが歌うためにテレビに歌詞を表示する場合にほぼ独占的に使用されます。CD+G 形式は、R から W までのチャネルを利用します。これらの 6 ビットにはグラフィックス情報が格納されます。
CD + 拡張グラフィックス(CD+EG、CD+XG とも呼ばれる) は、コンパクト ディスク + グラフィックス (CD+G) 形式の改良版です。CD+G と同様に、CD+EG は基本的な CD-ROM 機能を使用して、再生中の音楽に加えてテキストとビデオ情報を表示します。この追加データはサブコード チャネル RW に保存されます。CD+EG ディスクはごく少数しか公開されていません。
スーパーオーディオCD
スーパーオーディオ CD (SACD) は、高解像度の読み取り専用光オーディオ ディスクフォーマットで、レッド ブックよりも忠実度の高いデジタル オーディオ再生を実現するように設計されています。1999 年に導入され、レッド ブックを作成したソニーとフィリップスによって開発されました。SACD はDVD-Audio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 ブック規格と呼ばれています。
SACD 形式のタイトルはハイブリッド ディスクとして発行できます。これらのディスクには、SACD オーディオ ストリームと、標準 CD プレーヤーで再生可能な標準オーディオ CD レイヤーが含まれているため、下位互換性があります。
CD-MIDI
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、再生時に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Red Book CD-DA とは異なり、これらの録音はデジタルで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Red Bookの拡張として定義されています。
CD-ROM
CD は登場してから最初の数年間は、純粋にオーディオ用に使用されるメディアでした。1988 年に、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、CD-ROM ドライブを備えたコンピューターで読み取り可能な、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する不揮発性光データコンピューター データ ストレージメディアが定義されました。
ビデオCD
ビデオ CD (VCD、View CD、Compact Disc digital video) は、CD にビデオ メディアを保存するための標準デジタル形式です。VCD は、専用の VCD プレーヤー、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 コンソールで再生できます。VCD 標準は、1993 年に Sony、Philips、Matsushita、およびJVCによって作成され、ホワイト ブック標準と呼ばれています。
全体的な画質は、VHSビデオと同等になるように設計されています。圧縮率の低い VCD ビデオは、VHS ビデオよりも品質が低い場合がありますが、VCD はアナログ ノイズではなくブロック アーティファクトを示し、使用ごとにさらに劣化することはありません。352×240 (またはSIF ) 解像度が選択されたのは、これが NTSC ビデオの垂直解像度と水平解像度の半分であるためです。352×288 は、同様に PAL/SECAM 解像度の 4 分の 1 です。これは、(垂直) 走査線の数が 2 倍であるにもかかわらず、水平解像度がはるかに低いアナログ VHS テープの (全体的な) 解像度に近いものです。
スーパービデオCD
スーパー ビデオ CD (スーパー ビデオ コンパクト ディスクまたは SVCD) は、標準のコンパクト ディスクにビデオ メディアを保存するために使用する形式です。SVCD は、VCD の後継および DVD-Video の代替として意図されており、技術的な機能と画質の点で両者の中間に位置します。
SVCD の解像度はDVD の3 分の 2 、VCD の 2.7 倍以上です。1 枚の CD-R ディスクには、標準品質の SVCD 形式のビデオを最大 60 分保存できます。仕様では SVCD ビデオの長さに特に制限はありませんが、非常に長いビデオを収容するには、ビデオのビット レート (つまり品質) を下げる必要があります。通常、100 分を超えるビデオを 1 枚の SVCD に収めると、品質が著しく低下します。また、多くのハードウェア プレーヤーでは、瞬間ビット 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。
写真CD
フォト CD は、写真をデジタル化して CD に保存するためにKodakが設計したシステムです。1992 年に発売されたこのディスクは、特別な独自のエンコードを使用して、約 100 枚の高品質画像、スキャンしたプリント、およびスライドを保存できるように設計されています。フォト CD はBeige Bookで定義されており、CD-ROM XAおよび CD-i Bridge 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任意のコンピューター (オペレーティング システムに関係なく) で再生することを目的としています。また、特別な Kodak マシンを使用して、写真を印画紙に印刷することもできます。この形式を、CD-ROM 形式の消費者向け製品である Kodak Picture CDと混同しないでください。
CD-i
Philips Green Book は、 CD-iプレーヤー用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 ディスクの標準を規定しています(1993)。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 トラックを含めることができますが、CD-i ディスクはほとんどのCD-ROMドライブおよびソフトウェアと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仕様が作成され、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仕様が追加されました。
CD-i対応
Philips は、CD-i に似たCD-i Readyというフォーマットを定義しました。これは、CD-i ソフトウェアとデータをトラック 1 のプリギャップに配置します。このフォーマットは、古いオーディオ CD プレーヤーとの互換性を高めるために考案されました。
拡張音楽CD (CD+)
拡張音楽 CD (CD Extra または CD Plus とも呼ばれる) は、オーディオ トラックを最初のセッションに、データを 2 番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る形式です。これは Philips と Sony によって開発され、Blue Bookで定義されています。
ビニールディスク
ビニールディスクは、標準的なオーディオ CD とビニールレコードを組み合わせたものです。ディスクのラベル面のビニール層には、約 3 分間の音楽を保存できます。
製造、コスト、価格
1995年、材料費はジュエルケースで30セント、CDで10～15セントだった。CDの卸売価格は0.75～1.15ドルで、録音済み音楽CDの一般的な小売価格は16.98ドルだった。[91]平均すると、小売店が小売価格の35％、レコード会社が27％、アーティストが16％、メーカーが13％、販売業者が9％受け取った。[91] 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が削減されたにもかかわらず、それぞれが成功したフォーマットよりも高い価格で販売された。これは、認識された価値が高まったためである。これはレコードからCDにまで続いたが、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は崩れた。しかし、MP3を製造するための増分コストはごくわずかである。[92]
書き込み可能なコンパクトディスク
記録可能なCD
記録可能なコンパクト ディスク ( CD-R)は、 "空白" のデータ スパイラルで射出成形されます。次に感光性染料を塗布し、その後ディスクを金属化し、ラッカーでコーティングします。CDレコーダーの書き込みレーザーによって染料の色が変化し、標準のスタンプ ディスクの場合と同様に、標準のCD プレーヤーの読み取りレーザーでデータを認識できるようになります。このように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Orange Book標準に準拠しています。
CD-R 記録は永久的に保存されるように設計されています。時間が経つと、染料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することがあります。読み取りデバイスがエラー訂正方法で回復できなくなるまで続きます。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 20 年から 100 年ですが、ディスクの品質、書き込みドライブの品質、および保管条件によって異なります。[93]テストでは、通常の保管条件下では、一部のディスクがわずか 18 か月でこのような劣化を起こすことが実証されています。[94] [95]この障害はディスク腐敗として知られており、主に環境要因によるいくつかの原因があります。[96]
記録型オーディオCDは、民生用オーディオCDレコーダーで使用するために設計されています。これらの民生用オーディオ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、デジタル著作権管理（DRM）の初期の形式であるSCMS（シリアルコピー管理システム）を使用しています。記録型オーディオCDは、生産量が少ないことと、音楽業界にコピー作成に対する補償として使用される3％のAHRAロイヤリティのため、通常CD-Rよりもいくらか高価です。 [97]
大容量記録CDは、従来のディスクよりも20％多くのデータを保存できる高密度記録フォーマットです。[98]大容量は、一部のレコーダーや記録ソフトウェアと互換性がありません。[99]
再書き込み可能なCD
CD-RW は、染料の代わりに金属合金を使用する再記録可能なメディアです。この場合、書き込みレーザーを使用して合金を加熱し、その特性 (非晶質対結晶質) を変更し、反射率を変更します。CD-RW の反射率は、プレスされた CD や CD-R ほど大きくは変わらないため、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、最近の CD オーディオ プレーヤーとスタンドアロン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 ブック標準に準拠しています。
再書き込み可能オーディオ CD は、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おり、標準の CD-RW ディスクは (変更なしでは) 使用できません。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)形式であるシリアル コピー管理システム(SCMS) を使用しています。再書き込み可能オーディオ CD は、(a) 容量が少ないことと、(b)音楽業界にコピー作成の補償として使用される3 % のAHRA ロイヤリティのため、通常 CD-R よりもいくらか高価です。 [97]
コピー防止
レッドブックオーディオ仕様には、サブコード内の単純な「コピー防止」ステートメントを除いて、コピー防止メカニズムは含まれていません。少なくとも2001年には知られていましたが、[100]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、他の形式（ FLAC、MP3、Vorbisなど）に簡単に変換したりできない「コピー防止」非標準コンパクトディスクを販売しようとしました。これらのコピー防止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ドライブでも、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、商標登録されたコンパクトディスクデジタルオーディオロゴを付けることは許可されていないと述べています。多くのコピー防止システムは、すぐに入手できる（多くの場合は無料の）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対抗されています。
参照
- 一般的な光データストレージシステムの比較
- 光ディスクのパッケージ
- 拡張解像度コンパクトディスク
- ハイデフィニション互換デジタル - 独自の下位互換性のあるCDオーディオフォーマット
- コンパクトディスクのブロンズ化 – コンパクトディスクの腐食の種類
- DualDisc – 両面光ディスク
- 隠しトラック – 普通のリスナーには分からない音楽
- SPARS コード – 市販のコンパクト ディスクの分類システム
- 光ディスクメーカー一覧
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- 中島平太郎、小川宏（1992）コンパクトディスクテクノロジー、東京、オーム社、ISBN 4-274-03347-3。
- バリー、ロバート（2020年）。コンパクトディスク（オブジェクトレッスン）。ニューヨーク：ブルームズベリー。ISBN 978-1-5013-4851-8。
注記
- ^ 世界初の CD-R は、1988 年に日本の太陽誘電株式会社がフィリップスとソニーの共同開発の一環として製造しました。
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