ITパスポート試験 用語辞典
CDは大きく分けて音楽用の「CD-DA」と、コンピュータ用の「CD-ROM」の2種類がある。CD-ROM形式の場合、650MBまたは、700MBの容量を持つ。CD-DA形式での音声の収録時間は約74分から80分となっている。
- 分野：
- テクノロジ系 » コンピュータ構成要素 » メモリ
- 重要度：
(Wikipedia コンパクトディスクより)
コンパクトディスク（Compact Disc、CD（シーディー））とはデジタル情報を記録するためのメディアである。光ディスク規格の一つでレコードに代わり音楽を記録するため、ソニーとフィリップスが共同開発した。現在ではコンピュータ用のデータなど、派生規格の普及により音楽以外のデジタル情報収録（画像や動画など）にも用いられる。音楽CDについてはCD-DAも参照。
概要
コンパクトディスクの外見は直径12cmまたは8cm、厚さ1.2mmの円盤状でプラスチックで作られている。プラスチックの材質は一般的なものはリカーボネートで、ほかにAPO（非晶質リオレフィン）やガラスを使用したものもある。読み取りには780nmの赤外線レーザーが用いられ、照射したレーザー光の反射を読み取る。レーザー光を反射させるためコンパクトディスクは、鏡のような役割を持ちレーザー光を反射する厚さ約80nmのアルミニウム蒸着膜と厚さ約10μmの保護層、レーベルなどの印字膜の複数の層を重ねた構造になっている。
ディスクには細かいくぼみが彫られており、このパターンによってデジタル情報を表現している。このくぼみ（読み取り面から見れば出っ張りになる）をピットといい、ピットのない部分をランドという。ランドの部分に当ったレーザー光は反射してそのまま戻ってくるが、ピットがある部分に当ったレーザー光はランドからの反射波と1/2波長の位相差をもつため干渉して打ち消しあい暗くなる。この明暗によりデジタル信号を読み取り、これをアナログ信号に戻して音声として出力する。ピットの幅は0.5μmで長さは0.83μmから0.3μm単位で3.56μmまで9種類、ピットから次のピットまでの距離も同じ9種類である。またピットの列をトラックというがこのトラックは1.6μm間隔で、内側から外側に向かって渦巻状に並んでいる。CDの虹色のような光沢は、この規則正しく並んだトラックで回折した光が干渉することによる構造色である。
データをピット列として記録するにはEFM (eight-to-fourteen modulation) という変調方式が用いられる。また誤り訂正は (cross-interleaved reed-solomon code) による。短いバーストエラーからの誤り訂正を行う符号としてリードソロモン符号を提案したのはフィリップス社のCD開発チーム責任者である。
コンピュータのデータ保管等、1bitの誤りも許されない用途には追加の誤り検出、訂正が行われている。
音楽用途の場合、デジタルのPCM形式で最大79分58秒、99トラックの音楽が記録できる。また規格上1トラック中には99インデックス（位置決め標識）を設けることができ、2000年頃までのプレーヤーは、インデックスを扱うことのできるものが多数存在した。
現在でもインデックスが記録されているディスクは多数存在する（特にクラシック）が
インデックスサーチが出来るプレーヤーが殆ど無くなってしまったので、インデックスが記録されたディスクを持っているユーザーは、不便を感じているようである。
記録層にアルミニウムのかわりに金を使用したものもあり、「ゴールドディスク」と呼ばれる。近年はダウンロード配信が増えてきている事もあり、次世代メディアへの置き換えは進んでいない。SACDやDVDオーディオが登場した現在でも音楽供給媒体としてはいまだにCDが主流である。
主な構造
上から印刷層、保護層、反射・記録層、樹脂層で記録層の部分は印刷面から10μm (0.01mm)、樹脂層から約1.2mmの所にある。そのため、印刷面からの衝撃に弱く鉛筆やボールペン等、フェルト以外の油性マーカーで記入を行うと記録層にダメージが加わり音飛びなどの症状が出ることもある。最悪の場合読み込めなくなる可能性も考えられる。印刷層側に深い傷が入ったり湿度の高い場所に放置すると、記録層をのぞき反射層までがはがれることがある。ちなみにDVDの記録層は印刷面からも樹脂層からも0.6mm、Blu-ray Discでは印刷面から1.1mm、樹脂層から0.1mmである。レーベルのデザインによるが、2012年現在では反射層と印刷層が穴の部分まで拡大されたものが主流となっている。
タイトル曲・カップリング曲
A面/B面
レコードでは表をA面・裏をB面と呼んでいたが、CDには1面しかないのでピュラー音楽のCDシングルなどの場合はレコードでのA面曲に相当するものを「タイトル曲」、B面曲に相当するものを「カップリング曲」などと呼び分けている。後者は「… をカップリングしている」を意味する英語の「coupling with …」を短縮した「c/w」と表記されることもある。
ただし、「タイトル曲」を2曲入れたCDシングルはCDであっても「両A面」という呼び方をすることが多い。
容量
1枚のコンパクトディスクは（ディスク全面を使った場合）、CD-ROM形式の場合約650?700MiBの容量を持つ (1MiB = 1024×1024 Byte)。CD-DA形式での収録時間は約74分?80分である。
コンパクトディスクは650MiBでは約333,000セクタ、700MiBでは約360,000セクタからなる。1セクタは2,352バイトで、1セクタあたりのデータ容量はCD-ROMで2,048バイト、CD-DAで2,352バイトである。CD-ROMはCD-DAより厳密なエラー訂正が必要となるため、2,352バイトのうち304バイトをヘッダやエラー訂正などに割り当てていることからCD-DAより容量が少なくなる。一部では800MiBを超える容量のものもあるが、一部の機器では読み取れない場合がある。
なお、この650MiBという容量は以下の計算式によって求められる。CD-DA形式では音楽データをサンプリング周波数44.1kHz、ビット深度16bit、チャンネル数2.0chステレオで記録している（1秒分の音楽データを44,100回に分割し、1回あたり16bitを費やして記録している）。このため、1秒分のデータ量は16×44,100×2÷8=176,400バイトである。これが74分だと176,400×60×74=783,216,000バイトとなり、これは約747MiBとなる。全領域に音楽データだけを記録するならこれだけの記録が可能だが、CD-ROMの場合はエラー訂正用データ等が入るため、使用できる容量は783,216,000÷2352×2048=681,984,000バイトとなり、これが約650MiBとなる。
最大収録時間
記録トラックの幅を狭めれば容量は増やせるが、古い音楽CDプレーヤーにはまれに74分記録されたCD-Rは再生できても80分以上のものは再生できないという互換性の問題が存在する。
CD初期の最大収録時間（74分42秒）が決まったいきさつについて、開発元のソニーによれば以下の通りである。開発の過程でカセットテープの対角線と同じでDINに適合する11.5cm（約60分）を主張するフィリップスに対し、当時ソニー副社長で声楽家出身の大賀典雄が「オペラ一幕分、あるいはベートーベンの第九が収まる収録時間」（12cm、74分）を主張して調査した結果クラシック音楽の95%が75分あれば1枚に収められることからそれを押し通した。その大きな要因となったのが、指揮者のカラヤンであった。
開発当時、大賀典雄は、親交のあったカラヤンに、11.5cm（60分）と12cm（74分）との二つの規格で二者択一の段階に来ていることを話すと、カラヤンは「ベートーベンの交響曲第九番が1枚に収まったほうがいい」と提言した。指揮者によって変わるが、カラヤンの「第九」は約63分?69分であり、ほとんどの指揮者による演奏時間は60分を超えているからだ。結果的に74分（最大80分も可能）という収録時間は、1951年にライヴ録音されたフルトヴェングラー指揮のいわゆる「バイロイトの第九」（演奏時間およそ74分32秒）や、それに匹敵する長さであるカール・ベームやレナード・バーンスタインの演奏も、コンパクトディスク1枚に収めることが可能になった。
この話は、大賀がフィリップスを説得するためにカラヤンの名を引き合いに出したという見方があるが、カラヤンが音楽媒体のディジタル化を望んでいたことは事実である。
また、8cmCD (CD SINGLE) の最大収録時間は約22分程度である。これは、CDビデオのオーディオパートとビデオパートを分けてそれぞれ開発した際に由来している。8cmというサイズはケースに収納したときレコードのシングル盤ケースのちょうど半分のサイズとなるため、小売店でレコード用の棚を使いまわせるだろうと考えたためである。
現在の収録時間最長の音楽CDは、マーキュリー・レーベルにザンクト・フローリアン・アルトモンテ管弦楽団／レミ・バロー（指揮）が録音したブルックナー：交響曲第３番（GRML99044）の89分03秒である。規格上は97分26秒まで可能である。
転送速度
音楽CD（CD-DA形式）の再生時のデータの転送速度は等倍速で1倍速 (150kB/s) を基準として最大記録時間は640MiBのディスクで約72分、650MiBのディスクで約74分、700MiBのディスクで約80分、最新の800MiBのディスクで約90分となる。この音楽CDの1倍速を基準として、ディスクのデータ転送速度を表すのに「○倍速」という言い方をする。
マルチメディア媒体
当初から音声・映像記録媒体として開発された。物理フォーマットは先に決まっており、音声記録ディスクの論理仕様が先行して策定された。少し遅れてビデオ記録用としてCDビデオが策定されたが、普及しなかった。後にデータ記録用としてCD-ROM、ビデオ記録用としてビデオCDなどの論理仕様が策定された。これらと対比して音声記録ディスクをCD-DAという。
さらに記録にピットを用いずに、レーザーによる媒体の物理的変化を利用して同等なデジタルデータの書き込みを行う方式が開発された。CD-Rはエンドユーザがデータの追加記録ができる。また、記録してしまった領域を取り戻し、空き領域として記憶領域を再利用することができないCD-Rに対して、CD-RWはデータの消去を可能にし、書き換えができる。
CDの技術を踏まえて音質の向上、あるいは著作権管理機能の強化を目指したディスク媒体の開発が引き続き行われている。オーディオ分野で実用化されたものとしてはスーパーオーディオCD (SACD)、DVDオーディオなどが開発されたがどれもCD-DAを代替するまでの普及には至っていない。
寿命
CDの寿命としては、蒸着した反射膜の寿命、基板となるリカーボネートの寿命、そしてCD-Rの場合には色素の寿命の観点がある。全般として直射日光や高温・多湿を嫌う。
反射膜
現在、スパッタリング法によってアルミニウムの反射膜を形成する方法が主流となっているが、アルミニウムを用いるCDは環境にもよるが、20?30年が限度と見積られており、現在長期的な保存を可能とした製品の開発が急務となっている。その一方で、メーカー側などでは80年前後保存が可能とする主張もある。なお反射膜に金を用いた場合、100年前後保存が可能と見積られているが、コストの問題など解決しなければならない課題がある。安価なものは印刷・反射層が端からはがれてきたり、水分が反射膜に浸透してアルミニウムが錆びてしまい反射の機能を失うなど、短寿命のものが多い。
色素
CD-Rでは記録面に真夏の昼間の日差しを当て続けると色素が変化し読み込めなくなったり、質の悪い媒体の場合には蛍光灯に含まれる紫外線で変化するものもある。また高温・多湿の環境に置くと、ごく短時間でも印刷・反射層が端からはがれてくる事がある。
基板
ディスクに用いられるリカーボネートは湿気に遇うと加水分解する欠点があり、徐々に白濁していく。これにより情報を読み取るレーザーが通らなくなり、情報を読めなくなる。ディスクの寿命としては前述の反射膜や色素の寿命がよく取りざたされるが、環境によってはポリカーボネートの透明度で寿命が定まる場合もある。
なお、この欠点を積極的に活かし開封後数週間程度で白濁するように製造された媒体もある。これにより、音楽や映像のソフトウェアを再生できる日数を制限する。
温度や湿度変化の影響が比較的少ないガラス製のCDが開発・発売され、保存性の改善が期待されている。2008年には液晶パネル用のリカーボネートを使用したスーパー・ハイ・マテリアルCD (SHM-CD) とハイ・クオリティCD (HQCD) が開発・発売。さらにブルーレイディスクの技術を応用したブルースペックCDも開発・発売されている。
規格
コンパクトディスクの仕様・規格は対象とする範囲や目的によって複数の規格に分かれており、各規格基準書の表紙の色によってそれぞれが呼び分けられている。
（以下、「規格名 / 対象範囲」）
- レッドブック / 物理仕様、CD-DA、CD-G、CD-EG、CDV、HDCD、CD-MIDI、CD-TEXT、CD SINGLE
- イエローブック / CD-ROM
- グリーンブック / CD-i
- イエローブックMode2 / CD-ROM XA
- ブルーブック / CD EXTRA
- ホワイトブック / ビデオCD
- ベージュブック / フォトCD
- オレンジブック / CD-MO、CD-R、CD-RW
- パープルブック / DDCD
- スカーレットブック / スーパーオーディオCD
歴史
名称と寸法のルーツ
この記録メディアに「コンパクト」という言葉が使用された理由は、フィリップス社の意向によるところが大きい。
開発段階でフィリップス社が提示した試作品は、コンパクトカセットの対角線と同じ直径11.5cmで、名称の一貫性が図られていた。ただしその後ソニー側の提案で収録時間を延長したため、実際には直径12cmとなった。
また、レーザーディスクの総本山がフィリップス社であり、そのディスクサイズが30cmだったことにも由来する。
その後の技術革新で各種記録メディアの小型化・高密度化なども進んだ。しかし、スーパーオーディオCD、DVD、DVDオーディオ、次世代DVD (Blu-ray Disc、HD DVD) などの光ディスクはいずれも直径12cmである。
年表
- 1965年、アメリカの発明家ジェームス・ラッセルが音楽用光学メディア・テクノロジーを発明。
- 1970年代前半、フィリップスとがレーザーディスクを開発。
- 1975年、ソニーが光ディスクの開発を開始。
- 1977年、フィリップスがCDの開発を開始。
- 1979年、フィリップスがCDプロトタイプを示し、ソニーと共同開発を開始。
- 1981年、ドイツでテストCDが製造。
- 1982年、CDの生産が開始。10月1日、日本でソニー、日立（Lo-Dブランド）、日本コロムビア（DENONブランド、日立のOEMで発売）から世界初のCDプレーヤーが発売。ソニーの第1号機はCDP-101で168,000円、日立の第1号機はDAD-1000で189,000円、日本コロムビアも第1号機は日立製と同じ値段だった。同日、CBSソニー、EPICソニー、日本コロムビアから世界初のCDソフトが発売された。初回発売はCBSソニー、EPICソニーが合わせて約50タイトル、日本コロムビアが10タイトルだった。このうち最初に生産が行われたのはビリー・ジョエルの『ニューヨーク52番街』（CBSソニー）。同時にレコード店で取扱いが始まり、当初は「レコードよりも音質がよく、ノイズがないニューメディア」として扱われた。レコードと同じ商品のCD版として売られ、価格もレコードよりも約2割ほど高かった。当初、ソフトの値段は各社共にデジタル録音の音源による物が1枚3,800円、アナログ録音の音源による物が1枚3,500円だった。楽曲説明を載せた印刷物は現在の様に中綴じ製本されたものではなく、LPと同じライナーノーツを4つに折ってCDケースに入れる例が多かった。
- 1982年10月20日、欧州で初めてフィリップス製のCDプレーヤー及びポリグラム製のCDソフトが発売された。両者共に日本でも輸入販売され前者はマランツブランドにて、後者はポリドールと日本フォノグラムから欧州と同時に発売された。
- 1983年、米国およびその他の市場でもハード、ソフト共に販売が開始された。
- 1984年、ソニーから5万円を切るポータブルCDプレーヤー、D50（49,800円）が発売され普及に拍車がかかった。ちなみに原価率は200%で、1台売るごとに5万円の赤字が出た。
- 1985年、当時の西独のポリグラム社によってAAD、ADD、DAD、DDDといった表記が印刷されるようになり、この表記はその後他社も使用する様になる（レコード会社によっては Digital Recording、Digital Mastering など異なった表記がされているものがある）。最初の文字は「レコーディング方式がアナログかデジタルか」、2番目の文字は「ミックスダウンならびに編集の方式がアナログかデジタルか」、3番目の文字は、「マスタリング方式がアナログかデジタルか」を表す。アナログレコードでもこの表示が為されていた商品があり、CDは商品がデジタルメディアであるため3番目の文字は常に「D」である。この表示は日本ではすぐに廃れるか他の表記に変更されたが、輸入盤CDやクラシックやジャズなどの作品には未だにこのマークが印刷されているものがある。
「ADD」と表示されたCDとは、デジタル・レコーダーが実用化される以前にアナログ方式で録音されたソースを元にデジタル・レコーダーでミキシングし、それをデジタル・マスタリングしたという意味である。「DAD」はデジタル・レコーダーの実用化以降にデジタル録音したソースをわざわざアナログ・レコーダーを使ってアナログでミキシングされたという意味になる。当時のデジタル録音はアナログ・テープのような編集が難しかった。邦楽ポップスでは、浅香唯がマイカルハミングバード在籍時代の後期に発表したアルバム（現在廃盤）の一部に、「DAD」で制作された例がある。ライナーノーツの最後にドルビーSRを搭載したアナログレコーダーをミックスダウンに使用した旨が記述されていた。- 1986年、販売枚数ベースでCDがLPを追い抜いた。これは、レコード会社が親会社であるオーディオメーカーに配慮してレコード生産を縮小したことも影響している。
- 1987年、Mobile Fidelity Sound Lab、日本コロムビア等から反射膜に24Kの純金を使用した「GOLD CD（24K純金CD）」が発売された。他社もそれに追随するが、1995年に日本ビクターが発表した高音質仕様CDであるXRCDが登場してからは余り発売されなくなった。
- その後、1990年代にかけてLPは生産されなくなっていく。しかし90年代末期以降、ごくわずかな需要や最近注目されつつあるアナログ音響ブームもありLPが再生産されるケースが増えてきている。
- 2006年、ガラス基板のCDが発売された。通常のディスクと較べると、理論的に音質の劣化が起きにくいとされている。一方でコスト面やプレイヤーとの互換性に関して欠点もあげられている。
- 2008年、CDの保護層に液晶パネル用のポリカーボネートを採用したSHM-CD（スーパー・ハイ・マテリアルCD）が登場。それが一定の評価を得たことを受け、追随する形でハイ・クオリティCDとブルースペックCDが同年に販売された。
後継規格
後継（あるいは後継を狙った）規格の中には、その名に「CD」が入ったものもあるが、レッドブック等に不適格であり、「コンパクトディスクの種類」ではない。
- コピーコントロールCD (CCCD)
- 特定の規格の名ではなく、同様の特徴を持つディスクの総称である。無保証ながらも通常のCDプレイヤーで再生できることが多いため、流通などではしばしばCDとして扱われた。
- スーパーオーディオCD (SACD)
- SACD自体はCDと互換性はないが、ハイブリッドディスクはCDプレイヤーでもSACDプレイヤーでも再生できる。
- DVD-Audio
- 互換性はなく、DVDオーディオの再生にはDVDオーディオ対応のプレーヤーが必要である。
- 基礎理論（23）
- アルゴリズムとプログラミング（27）
- コンピュータ構成要素（32）
- システム構成要素（29）
- ソフトウェア（17）
- ハードウェア（14）
- 情報デザイン（21）
- 情報メディア（28）
- データベース（19）
- ネットワーク（71）
- セキュリティ（121）
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