CD-R

CD-R (Compact Disc Recordable) とは、データを書き込みできるコンパクトディスクの一種。一度書き込まれたデータは書き換えも消去もできないものの、容量が許す限り追記は可能であり、このことから「追記型」(WORMメディア)と呼ばれる。

Compact Disc Recordable
CD-R
フタロシアニン色素を使用したCD-Rの裏面。
メディアの種類 光ディスク
記録容量 650 MB、700 MBなど
読み込み速度 1.2 Mbps
(150 kiB/s、1倍速)
最高72倍速
書き込み速度 1.2 Mbps
(150 kiB/s、1倍速)
最高52倍速
回転速度 200 - 530 rpm
読み取り方法 780 nm赤外線レーザー
書き込み方法 780 nm赤外線レーザー
書き換え回数 ライトワンス
主な用途 データ
ディスクの直径 12 cm、8 cm
大きさ 120×120×1.2 mm (12 cmCD)
80×80×1.2 mm (8 cmCD)
関連規格 コンパクトディスク

太陽誘電が1988年に開発[1]し、1989年6月より販売を開始した[2]。1990年には規格書「オレンジブック パートII」に規定された[3]。なお、CD-Rという名称は、太陽誘電内の社内用コードネームであった[1][4]

概説

記録できるCDとしては、CDのライセンサーであるソニーフィリップスが開発した1987年に「ブルーブック」に規定のCD-WO、1988年に「オレンジブック パートI」に規定されたCD-MOがあったものの、 いずれも普及せず、1989年に太陽誘電から発売されたCD-Rが記録型CDとして一般に普及した[1]。1995年頃には既にパソコンにCD-ROMドライブがほぼ標準搭載されるようになり、Windows 95のような大容量のシステムも容易にインストールできる環境が整っていた。その翌年の1996年からCD-Rは急成長した[5]。当時のCD-Rドライブの価格は40万円、メディアが1枚5千円したのが、1996年初頭にはドライブは10万円を切るようになりメディアは1枚1000円と低価格化した[6]。さらに1999年頃からは台湾メーカーによるメディアの価格破壊もあり、急速に普及していった。

書き込み速度は初期(1999年頃)には等倍速(1倍速)から4倍速であったが、徐々に向上し、2001年頃には8から16倍速、2003年頃には52倍速程度まで実用化された。この速度競争には、1994年に、ソニーヤマハ太陽誘電など数社が「オレンジ研究会」なる部会を立ち上げ、製造段階でディスクに識別符号を割り振り各々の互換性を保証する「ライトストラテジー」を制定したことが影響している。なお、フィリップスはオレンジブックに準拠する立場から反対した。この高速化のためには後述のバッファーアンダーランの防止技術も必要とされた。

一旦書き込むと書き換え不能なメディアであるCD-Rは、データなどのバックアップや、改変不能なデータの配布のためのメディアなどとして利用される場合がある。他に、CD-DAを書き込むことで、CDプレイヤーで使用可能な音楽CDを作成するために利用する用途もある。さらに、データとCD-DAを混在させたメディアの作成も可能である。また、ビデオCDを作成にも使用できる。

なお、かつては700 MBを下回る記録容量のCD-Rも見られたものの、次第に700 MBの容量のCD-Rが主流となっていった。この他に700 MBを超える記録容量のCD-Rもあるものの、700 MBを超えるとオレンジブックに準拠しないため、互換性などの問題から用途は限られている。

対応ハードウェア

1990年に初めてCD-Rドライブが商品化された[1]。また、1996年の「オレンジブック パートⅢ」の規定によって1997年にCD-RWが商品化されたが[1]、これ以降はCD-R/RW両対応製品が多くなった。普及の伴い、低価格化が進み、それがさらなる普及につながった。さらに開発競争によって、読み込み/書き込み速度の高速化も進んだ。

1996年にはDVDが製品化された。CD-R/RWドライブとDVD-ROMドライブは別個に普及を進めてきた関係で、初期のDVDプレーヤーやDVD-ROMドライブはCD-Rの再生に非対応だった。しかし、2000年にDVD-ROM読み込みとCD-R/RW書き込みに対応した、いわゆるコンボドライブが登場し、これ以降はコンボドライブが主流になっていった。さらに、2002年以降からDVD系メディア等の書き込みにも対応したスーパーマルチドライブやハイパーマルチドライブが登場し、現在に至る。

1998年には音楽専用のCD-R/RWレコーダーが発売された。データ用のCD-R/RWは使用できず、私的録音補償金が上乗せされた音楽専用メディアを使う必要がある。一般向けにはミニディスクほど普及しなかったが、アナログレコードのデジタル化やデジタル放送の録音等、DATデッキの代わりとして使用されることも多い。近年では低価格化も進みプロ及びオーディオ愛好家向けに生産されている。

CD-Rを使った音楽CDの私的複製やオリジナルのコンピレーションCDの作成などが一般的になると、レーベル面にインクジェットプリンタで印刷ができるプリンタブルメディアの需要が高まった。家庭用インクジェットプリンタの多くはCD-Rのレーベル面印刷に対応している[注釈 1]

2000年代半ばになると、複数の記録型DVD規格に対応したDVDマルチドライブが一般的になった。これらの製品は、ほぼ例外なくCD-R/RWの書き込みにも対応している。記録型Blu-ray DiscHD DVDドライブも同様である。

DVD-Rメディアの価格低下が続いたことで、CD-Rよりも割安になったり、データの受け渡し用にメモリーカードUSBメモリオンラインストレージの利用が一般的になったため、データ記録用途においてCD-Rは一定の役割を終えたと言える。しかしその一方で、音楽CDの作成用途としては依然として需要がある。

メディアの種類

データ用も音楽用も同じ材質ではあるので、記録する音質ビットレートに気にしない限り問題なく利用出来る。これはDVD-R/DVD-RWにも言えることである。

データ用

オレンジブックに規定されている一般的なCD-Rで容量は、12 cmのディスクで最大700 MB(80分)の記録が可能で、650 MBの場合は74分である。8 cmのディスクで最大210 MB(24分)の記録が可能で、185 MBの場合は21分である。ポケットサイズで50 MBある。

1980年代は主に74分CDであったが、1990年代から80分CDが出回るようになった。このこともあり、12 cmのディスクは700 MB(80分)が、8 cmのディスクでは210 MB〈24分〉が主流になっていった。

なお、以前は12 cmのディスクで550 MB(63分)、8 cmのディスクでは156 MBのメディアもあったが、現在では一部の音楽愛好家が使用するのみでほとんど使われなくなった。

参考までに、オレンジブック規格外の700 MBを超えるメディア、流通している物では最大870 MBも存在しているが、ATIPのアドレスに矛盾が生じるため、700 MBを超えるメディアは正しく読み書きできないドライブも多く存在する[7]。2003年にフィリップスがこれらのガイドライン「High Capacity Recordable Disc」を策定した。2019年現在90分ディスクは、ごく一部の市販CDに採用されている程度である[8]。ドライブの読み書きの問題から、未だに難色を示すレーベルは多い。さらに、99分ディスクを使用したレーベルはまだ現れていない。このため「100分」という都合の悪い収録時間の音楽[注釈 2]を収録しようとすると、CDを2枚組にしなければならず、CD出現初期からこの問題は解決していない。

音楽用

音楽専用CD-R/RWレコーダー用のメディアで、データ用との違いは、判別信号 (Disc Application Code) が記録されており、レコーダー側で識別できるようになっていること(音楽用のデータ用への流用は出来るがこの逆は出来ない)と、私的録音補償金が上乗せされていることである。多くのCDプレーヤーの時間表示はそもそも100分以上を想定していないため、表示限界までの99分59秒がCD容量の限界として認識されたと考えられる。かつてはDouble Density CD-R 1.3 GBで120分を詰め込むことも考えられていたが、全く普及しなかった。

High Capacity Recordable Disc

HCRDとも呼ばれる規格で、記憶容量はオレンジブックの規格上では最大で700 MBである。しかし、700 MBを超えて記録できるCD-Rメディアや対応ドライブ・ライティングソフトが各社から発売されたため、2003年にフィリップスが700 MBを超えるCD-Rの規格についてのガイドラインとして、High Capacity Recordable Disc (HCRD) 1.0を策定した[9]。最大容量は12 cmのディスクで98分29秒74フレーム[10]、8 cmのディスクで30分の記録が可能である。ただし、オレンジブックには準拠しておらず、CD-Rのロゴは使用されていない[11][12]。そして、このオレンジブックの準拠しないメディアを読み書きできる機器、ライティングソフトなどは依然として限られている。Eight-to-fourteen modulationが定めた規格最大容量は97分26秒である[13]

構造

CD-Rは、ポリカーボネイト製基板、記録層、反射膜層([注釈 3]白金など)、保護層、レーベル層の順に層で構成されている。サンドイッチ状に基板に挟まれた従来の記録済みCDと違い、記録層を表板に貼り付けただけの構造であり、表面が傷つけば記録層も剥がれ落ちる。そのため、表面に文字を書き込む際には、鉛筆やボールペンなどの先の尖った筆記用具は使用できず、先が柔らかくて尖っていない油性マジックやサインペンなどで書き込むよう注意が必要である。

従来の記録済みCDが、アルミニウム製の薄膜に「ピット」と呼ばれる微小な凹みを設けたことで起きる光の反射の度合いの変化でデータを読み取る方式であるのに対して、CD-Rでは、金属薄膜に塗布された有機色素の有無で反射の度合いを変化させる。

記録時には強い赤外線領域の波長780 nmのレーザー光を照射したことによる熱で、この有機色素の膜を焼き切り、反射層へ直接透過する点を発生させ、これをピットに相当させる。このためデータの記録は非可逆的であり、1回書き込まれた情報の消去ができない。

品質の良いCD-Rであれば、反射率の変化は在来の記録済みCDにほぼ匹敵しており、一般のCD読み出し装置での使用が可能である。しかし、音楽用途では古いCDプレーヤーや反射光を読み込む性能が低いレンズを使用しているプレーヤーでは、一部のCD-Rを読み出せない事例や再生不良を起こす事例も多数報告されており注意が必要である。

記録層

シアニン色素
太陽誘電が実用化した記録面材質で、CD販売初期から使われている。他の色素に比べて光や熱などによる化学的安定性が低いものの、CD-Rの普及に1役買った色素である。台湾製のメディアの一部などは一時期、シアニンを薄く塗ったCD-Rを販売して品質的にも問題があったが、フタロシアニンの普及などによる代替策がある。
フタロシアニン色素
三井化学が実用化した記録面材質である。当初は1社のみであったが、化学的性質が比較的安定しており、シアニンと比べて薄くしてもそれなりの効果が得られ、低価格化なども重なり、近年の韓国・台湾を始めとするアジア諸国製ディスクで多く使用されている。
アゾ色素
三菱化学メディアが実用化した記録面材質で、裏面の青さが特徴である。俗に「裏青」と呼ばれる。最も化学的安定性が高く、市場や海賊版製造で根強い人気を誇る。他よりも比較的高価であるが、耐久性や耐光性に特に優れる。2005年6月以降、三菱化学メディア製ディスクにもフタロシアニン色素の採用が進み、希少性が高まる中で、同社の委託生産先(台湾)の工場火災からアゾ色素採用製品の供給が止まり、市場から姿を消した時期もあった。

記録方式

CD-Rへの記録方式は、ディスクアットワンス方式とインクリメンタルライト方式とに大別される。実際の操作は使用するライティングソフトによって異なる。

ディスクアットワンス方式 (DAO : Disk at Once)

ディスクアットワンス方式によると、古いドライブやパソコン以外の機器との互換性は高くなる一方で、未使用領域への追加的利用には対応できない。

インクリメンタル方式 (Incremental Write)

セッションアットワンス方式 (SAO : Session at Once) やトラックアットワンス方式 (TAO : Track at Once)、パケットライト方式 (Packet Write) のような、インクリメンタル方式によると、古いドライブやパソコン以外の機器との互換性は低くなる一方で、未使用領域への追加的利用には対応可能である。ただし、クローズ情報を記録(ファイナライズ)した場合には、それ以降、未使用領域への追加的利用には対応できなくなる。

バッファーアンダーランエラー回避技術

バッファーアンダーラン」とは、CD-Rへの記録中に、記録装置へデータの転送が途切れ、記録用バッファー内のデータが必要量を下回ってしまう現象を言う。つまり、書き込むデータが必要なのに、そのデータが存在しない状況である。バッファーアンダーランが発生すると書き込みは失敗し、そのディスクは不良ディスクとなり、事実上、使用不能になってしまう。メディアへの記録中にコンピュータの負荷が増大した際に発生し易く、特にドライブの記録速度が向上したことに伴って発生率が上昇し、問題となった。

なお、バッファアンダーランエラー回避技術はDVD-Rドライブでは、仕様で必須の機能とされている。

一般的な技術

記録速度が8倍速以上のCD-R(「High-speed」の記載がある)が登場した2000年頃に、バッファーアンダーランが発生することによる書き込みの失敗(バッファアンダーランエラー)を回避する機能を持ったドライブが開発された。その仕組みは、書き込みソフトウェアと連携し、記録中にドライブへのデータ転送が停滞した際にはディスクへの記録を一時的に中断し、その後データ転送が復旧したらその位置から記録を再開する方法である。例えば、三洋電機の「BURN-Proof」(バーン・プルーフ)や、リコーの「JustLink」(ジャストリンク)、ライトンの「SMART-BURN」(スマート・バーン)といった物が知られている。これらはその後多くのコンピュータ向け記録装置や書き込みソフトウェアに採用され、ドライブバッファの大容量化やコンピュータの性能向上などと共に書き込み不良の減少に寄与している。

高速(20倍速が目安)で書き込みを行う場合は、同じ速度を維持しながら書き込む制御を行うドライブと、ディスク内周部を低速・外周部を高速と、ディスクの回転数を変えて書き込む制御を行うドライブが存在する。後者の制御を行う場合に速度変更を行う「継ぎ目」部分では一時的に書き込み動作が停止するが、書き込み動作の停止・再開にバッファアンダーランエラー回避技術が応用されている。これにより、さらなる高速書き込みが実現された。

バッファアンダーランエラー回避機能が作動すると、ディスク上のピットパターンに微妙な不連続が生じる。しかし、CD-Rはデジタル記録であるためデータに異常が出ることはなく、不連続の大きさ自体も技術発展によって最小限に留められるようになった。しかし、音楽CDを作成した場合、この不連続が音質の劣化につながるという主張もある。

その他の技術

例えば、データ用CD-Rの場合は、容量の小さなファイルを幾つも記録する場合もある。このような場合に、書き込みの前に、ライティングソフトウェアの側で予め物理メモリ上などにファイルをキャッシュしておき、多数のファイルを読み取ったせいで時間を要した結果、バッファアンダーランが発生して上記のバッファアンダーランエラー回避機能を利用するといった事態が、そもそも発生しないように済ます機能を実装した例もある。

脚注

注釈

  1. なお、CD-Rのレーベル面印刷に対応している機種の場合、メディアのサイズが同じであるためDVD-R・BD-R等のレーベル面印刷にも対応可能である。
  2. 例えばマーラーブルックナーなどの交響曲など。
  3. 太陽誘電が開発した当初のCD-Rは、反射膜層に金を用いていた。

出典

  1. CD-Rの誕生 CDs21ソリューションズ
  2. 2003年におけるCD-Rの世界生産量が100億枚を突破 -CDs21が記念パーティー、累計300億枚で地球を一周 AV Watch 2004年5月10日
  3. CD Products”. フィリップス. 2020年8月8日閲覧。
  4. 光ディスク 4.3 光ディスクの規格 特許庁公式サイト内
  5. 太陽誘電 第4回『CD-Rがブレークする瞬間』 CD-ROMの存在がCD-Rの普及を促す――そして迎えたCD-Rのブレーク - ウェイバックマシン(2015年11月17日アーカイブ分)
  6. CD-Rドライブ価格調査 PC Watch 1996年8月22日
  7. 森康裕『焼きミスよさようなら!! DVD/CD-Rパーフェクトデータ』三才ブックス、2004年。ISBN 4915540839。
  8. Field: Nocturnes”. store.deccaclassics.com. 2019年1月30日閲覧。
  9. High Capacity Recordable Disc 1.0 by Philips”. www.afterdawn.com. 2019年1月30日閲覧。
  10. High Capacity Recordable Disc system, Version 0.9, dated Sept 2002”. forum.videohelp.com. 2019年1月30日閲覧。
  11. 800 Mb 90 Min”. www.philips.ie. 2019年1月30日閲覧。
  12. High Capasity CD-R”. images.philips.com. 2019年1月30日閲覧。
  13. Eight to Fourteen Modulation (EFM) allowed a theoretical maximum of 97 minutes on a 120mm disc.”. forums.stevehoffman.tv. 2019年1月30日閲覧。

関連項目

外部リンク

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