コンパクトディスク

CD（Compact Disc、激光唱片）は、フィリップスとソニーが共同で開発したデジタル光ディスクメディアである。

両社は1970年代末から1980年代初頭にかけて、オーディオ符号化方式、ディスクのサイズ、読み取りパラメータを統一し、後に『レッドブック』と呼ばれるようになったCD-DA規格を策定した。最初の市販CDとソニーのCDP-101プレーヤーは、1982年10月に日本で発売され、1983年にはヨーロッパおよび北米市場に参入した。

標準的なCDの直径は120ミリメートル、厚さは1.2ミリメートルである。また、直径80ミリメートルのミニCDもある。工場でプレスされるディスクは主にポリカーボネート製で、情報は内側から外側へと延びるらせん状のトラックに沿って配置されています。ディスク上のピットとフラットな領域は、数字の「0」や「1」に直接対応しているわけではなく、読み取りシステムは両者の境界で生じる反射光の変化を検出し、8～14段階の変調、同期、誤り訂正処理を経てデータを復元します。プレーヤーは波長約780ナノメートルの近赤外レーザーを使用し、光学ヘッドは通常の読み取り時にディスク表面に接触しない。

CDは物理的な媒体およびフォーマット群の総称であり、オーディオCDと同一ではない。

音楽のプリレコーディングに使用されるCD-DA（Compact Disc Digital Audio）は、44.1 kHzのサンプリングレート、16ビットの量子化深度でステレオの線形PCMを保存しており、1秒あたりの生オーディオデータは1,411.2 kbit/sである。音声は、WAVやその他の一般的なファイル形式で保存されるのではなく、セクタやトラックに連続して書き込まれます。コンピュータでトラックをリッピングする際は、CD-DAのオーディオセクタを読み取り、PCMデータをWAVE、AIFF、FLACなどのファイル形式に変換する必要があります。CD-DAの1セクタには2,352バイトのオーディオデータが含まれており、1秒あたり75セクタが再生される。インデックス領域には、トラックの開始位置、制御フラグ、ディスクの総再生時間が記録されています。トラックには、インデックスポイント、プリギャップ、プリエンファシスフラグも使用できます。標準のインデックスにはトラックの位置のみが保存されており、曲名やアーティスト名などの一般的なテキストフィールドは含まれていません。CD-Text拡張機能では、サブコード領域を利用してこうした情報が追加されます。初期の120mmオーディオCDの公称再生時間は約74分であった。その後普及した80分ディスクでは、トラック間隔と記録可能範囲が規格で許容される限界まで押し広げられ、約80分の音声を保存できるようになった。CD-ROMのユーザーデータに換算すると、これらは通常それぞれ650 MBおよび700 MBと呼ばれる。資料によって10進法のMB、2進法のMiB、あるいは元のセクタ総数が採用されているため、容量の数値は完全に一致しない場合がある。

CD-ROMとCD-DAは、類似した物理信号と基本的な誤り訂正方式を使用しているが、コンピュータデータ用にセクタアドレス、同期フィールド、および追加の誤り検出・訂正情報が追加されている。一般的なMode 1セクタは、2,352原始バイトのうち2,048バイトのユーザーデータを提供する。ECMA-130およびISO/IEC 10149は、120mmの読み取り専用CD-ROMの機械的、光学的、および記録特性を規定しており、ISO 9660などの規格はファイルおよびディレクトリ構造を定義している。そのため、データCD、MP3 CD、オーディオCDは外形が同じであっても、論理的な構成や再生方法が異なる。CD-Rは有機色素の記録層を使用しており、書き込みレーザーによってその光学特性を変化させ、プレス盤の信号変化を模倣する。一度書き込まれたデータは消去できない。CD-RWは可逆相変化材料を使用しており、結晶状態と非結晶状態の間を何度も変換できる。書き込み可能ディスクの反射率や記録特性は工場プレス盤とは異なり、一部の初期のオーディオプレーヤーではCD-Rを安定して読み取れない場合や、CD-RWをまったくサポートしていない場合がある。マルチセッションや未クローズの状態も、一般的なプレーヤーや各種オペレーティングシステムによる認識に影響を与えます。

CD-DAを基盤として発展したアプリケーションには、CD+G、Enhanced CD、HDCDなどがあります。CD+Gはサブコードに低解像度のグラフィックを組み込んでおり、カラオケでよく使用されます。Enhanced CDは、マルチセッションまたはハイブリッドモードを通じて、通常のオーディオとコンピュータデータを同時に提供します。一方、HDCDは、CD-DA互換のPCM信号に特定の制御情報をエンコードしており、拡張機能を利用するには対応するデコード処理が必要です。これらの名称は異なる論理フォーマットや信号処理を表すものであり、ディスク自体を変更することなく、依然としてCDファミリーに属しています。

CD-DAは、クロスインターリーブされたリード・ソロモン符号を用いて連続的および突発的な読み取りエラーを処理し、プレーヤーは完全に訂正できないオーディオサンプルに対して補間処理やミュート処理を行うこともできます。CD-ROMは、これにさらに厳格なチェックサムを追加し、エラー報告なしにコンピュータファイルが変更されるのを防ぎます。傷や汚れは、フォーカスやトラッキングに支障をきたす可能性があります。CDの反射層はラベル面に近いため、ラベル面に深い傷がついたり保護コーティングが剥がれたりすると、データ層が直接損傷を受けることがあります。材料の酸化、色素の退色、接着不良も長期的な読み取り性に影響を及ぼし、実際の寿命は製造品質、光照射、温度、湿度によって左右されます。