光ディスクのオーサリングには、光ディスクメディアからファームウェア、光ディスクドライブの制御回路に至るまで、さまざまな光ディスクレコーダー技術が連携して動作する必要があります。
市場には数多くの記録可能な光ディスクのフォーマットが存在し、それらはすべて、レーザーを用いてデジタル記録媒体の反射率を変化させることで、市販の光ディスクがプレスされる際に形成されるピットとランドの効果を再現するという原理に基づいている。ホログラフィックデータストレージや3D光データストレージといった新興技術は、全く異なるデータストレージ方式を採用することを目指しているが、これらの製品はまだ開発段階であり、広く普及するには至っていない。
最も初期の形態は光磁気記録媒体で、磁場とレーザーを組み合わせて記録媒体に書き込みます。民生機器では広く使われていませんが、初代NeXTキューブは標準記憶装置として光磁気記録媒体を使用しており、民生用光磁気技術はソニーのミニディスクという形で提供されています。この形式の記録媒体は書き換え可能です。
記録可能な光メディアで最も一般的なのは、書き込み専用有機色素技術です。これはCD-Rで普及し、 DVD-Rなどの大容量メディアにも現在も使用されています。この技術では、レーザーのみを使用して透明な有機色素(通常はシアニン、フタロシアニン、またはアゾ化合物ベース)を焼き付け、反射性のらせん状の溝の上に「ピット」(つまり暗い斑点)を作成します。このようなメディアのほとんどは、R(記録可能)という接尾辞で識別されます。これらのディスクは、一般的に青、淡黄色、または緑などの色調で、非常にカラフルです。
書き換え可能な非磁性光メディアは、駆動レーザーの熱を利用して結晶状態と非晶質状態(反射率が異なる)の間で相変化合金を用いることで実現可能です。相変化材料は色素ベースのメディアよりも反射率のコントラストが低いため、このようなメディアは専用のドライブで再生する必要があります。最新のドライブのほとんどはこのようなメディアに対応していますが、古いCDドライブの多くはこの狭い閾値を認識できず、このようなディスクを読み取ることができません。相変化ディスクにはRW(書き換え可能)またはRE(記録消去可能)の記号が付けられます。相変化ディスクは濃い灰色に見えることが多いです。
別の技術では、無機炭素層にピットを作成し、「一度だけ書き込み」オプションを提供します。ミレニアタ社が開発したM-DISCは、数百年のデータ寿命を持つ特殊なM-DISCにデータを記録し、保存します。[ 1 ]
最適出力校正(OPC)は、使用中のメディアに特定のセッションを書き込む際に適切なレーザー出力をチェックする機能です。より高度な機能としてアクティブOPCがあり、これは最適なレーザー出力を計算し、リアルタイムで調整します。
光ディスクへの記録は、ディスク一括書き込み、トラック一括書き込み、セッション一括書き込み(つまり、1枚のディスクに複数の書き込みセッションを行う)、またはパケット書き込みモードで行うことができます。各モードにはそれぞれ異なる目的があります。
初期のCD-ROMドライブとは異なり、光ディスクレコーダードライブは一般的に業界標準の接続プロトコルを使用しています。初期のコンピュータベースのCDレコーダーは一般的にSCSIで接続されていましたが、SCSIを最もよく使用していた企業(特にApple Computer)がSCSIの使用をやめたため、ほとんどのコンピュータユーザーにとって高価なオプションとなりました。その結果、市場はほとんどの内蔵ドライブでパラレルATA接続に移行しました。外付けドライブは一般的に、ケース内部のブリッジに接続されたPATAドライブメカニズムを使用し、そのブリッジがFireWireやHi-Speed USB 2.0などの高速シリアルバスに接続されます。現代のドライブのほぼすべて、特にBlu-rayドライブはシリアルATAを使用しています。
スタンドアロン型レコーダーは、音声およびRF信号にRCAコネクタ、TOSLINK、S/PDIF、映像信号にコンポジットビデオ、コンポーネントビデオ、Sビデオ、SCART、FireWireといった標準的なA/V接続を使用します。レコーダー機器は暗号化されたビデオコンテンツを復号化することが許可されていないため、 HDMIなどの高帯域幅デジタル接続は採用されない可能性が高いです。
オーバーバーニングとは、記録メディアのベンダー指定の通常サイズ制限を超えてデータを記録するプロセスです。ATIPの構造では、このようなサイズを指定することはできません。
記録ディスクの実際の容量限界を判断するために、オーバーバーニングが使用されることがあります。記録ディスクベンダーが定格容量としているものは、保証容量にすぎず、それを超えると実際の容量は不確定となるためです。指定された容量を超えたデータは、読み取り可能であることが保証されません。[ 2 ]
通常、記録装置は中断することなく完全な書き込みを行う必要があります。レーザーが点灯した後、記録プロセスを停止して再開すると、不具合が生じる可能性があります。
バッファアンダーランは、記録中にレコーダーへのデータ供給が書き込み完了前に中断された場合に発生します。通常、ソフトウェアは記録対象データをバッファに格納しますが、レコーダーがバッファ内のデータを処理する速度がソフトウェアによるデータの再読み込み速度よりも速い場合にアンダーランが発生します。従来、バッファアンダーランは、低速なデバイスから取得したデータの書き込み、記録ソフトウェアの処理速度の遅さ、低速なプロセッサ、またはプロセッサが他のタスクを同時に実行していることなどが原因で発生することが多かったのです。
各種レコーダーは、バッファアンダーランを最小限に抑えたり、対処したりするために、次のような方法を採用しています。
バッファアンダーランは、レコーダーがセッション全体またはディスク全体ではなくパケット単位で書き込む方式によって最小限に抑えられます。書き換え可能なメディア(CD-RW、DVD-RW、DVD-RAM)を使用する場合、UDFファイルシステムはディスクをパケットに分割し、各パケットを個別に書き込みます。これらのパケットは、更新された単一のアドレステーブルによって参照されます。
サンヨー(BURN-Proof)[ 5 ] 、 ASUS(FlextraLink)[ 6 ] 、ソニー(Power Burn)、ヤマハ(SafeBurn)など、多くのメーカーがバッファアンダーランを防ぐための独自の技術を開発しています。
パケットライティングは、光ディスクをフロッピーディスクと同様の方法で使用できるようにする技術です。パケットライティングは、一度だけ書き込み可能なメディアと書き換え可能なメディアの両方で使用できます。DirectCDやInCDなど、競合する互換性のないパケットライティングディスクフォーマットがいくつか開発されています。パケットライティングの標準フォーマットは、プレーン、VAT、およびスペアードの各ビルドのユニバーサルディスクフォーマットです。
光ディスクオーサリングソフトウェアのシミュレーション書き込み機能またはシミュレーション書き込み機能を使用すると、書き込みプロセスがシミュレートされます。つまり、実際の書き込みプロセスと同様にディスクが回転し、レーザーが動きますが、ディスクにデータは記録されません。
この機能により、さまざまな書き込み速度設定での書き込み速度とパターン(例えば、一定角速度、一定線速度、P-CAVおよびZ-CLVバリアント)を観察し、オーバーバーニングを使用して達成可能な個々のディスクの最大容量をテストできます。[ 7 ]
この機能はCD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RWでは標準化されていますが、DVD+RとDVD+RWでは標準化されておらず、現時点ではPlextor の光ディスクドライブのみがシミュレート書き込みをサポートしています。[ 8 ] [ 9 ]
市販の記録・書き込み可能な光ディスクメディアは、データ記録のために光ディスクメディア内部または表面に染料を使用していますが、工場生産の光ディスクメディアは、プラスチック製の金型で作られた物理的な「ピット」を使用しています。そのため、市販の光ディスクメディアに記録されたデータは、工場生産の光ディスクメディアほどの寿命を持ちません。さらに、記録装置の書き込み用レーザーは、使用に伴い、数年で出力が低下するため、この問題はより深刻になります。したがって、寿命が近づいているレーザーで書き込まれたディスクは、新品のレーザーを使用した場合ほど長く読み取り可能にならない可能性があります。
貴重なデータのアーカイブに、色素ベースの光メディアだけに頼るべきではありません。MAM-A(三井物産)は、アーカイブ用ゴールドCD -Rの寿命を300年、ゴールドDVDの寿命を100年と謳っています。他のメディア技術を使用してメディアをバックアップしたり、不揮発性メモリ技術に投資したりすることも良い代替策です。[ 10 ]
2019年にカナダ保存研究所が実施した一連の追跡調査により、フタロシアニン色素と金金属層を使用したCD-Rが、理想的な温度と湿度で保管した場合、100年以上という最も長い寿命を持つことが明らかになった。2番目に長かったのはDVD-R(金金属層)で、理想的な条件下での平均寿命は50~100年だった。フタロシアニンと銀金属合金層を使用したCD-Rも平均寿命は50~100年だったが、研究者らは、保管環境に汚染物質が含まれている場合、銀層を使用したCD-Rは金層を使用したディスクよりも早く劣化する可能性が高いと指摘した。研究者らは、銀層ディスクは、長寿命が重要な用途には適さない可能性があると結論付けた。[ 11 ] CD-RとDVD-Rはどちらも、耐久性に関してあらゆる形式のBlu-rayディスクを上回っています。最も優れたBlu-rayディスクであるBD-RE(書き換え可能なBlu-ray)の平均寿命は20~50年ですが、書き換え不可能なBD-Rディスクの平均寿命は理想的な条件下で10~20年です。[ 11 ]