DVD 技術の系統化調査
Systemized Survey on DVD (Digital Versatile Disc) Technology

1

山田 尚志 Hisashi Yamada■ 要旨
DVD はそれまでの光ディスクが、CD、LD のように、一方的にコンテンツを再生するだけの機能しかもっていなかったのに対して、最初にメニュー画面が表示され、見る人の好みで、音声の言語や、字幕の言語がインタ
ラクティブに選ぶことができ、チャプターごとの再生など、再生の機能も単純な再生だけでなく、マルチアング
ル、マルチストーリーなどの機能も有している。言語は英語、仏語、独語、スペイン語などのうち、3ヶ国の音
声と字幕は 4ヶ国のデータが含まれており、これ一枚で、世界の市場をカバーできるような仕様となっている。
さらに、クローズドキャプション機能でアルファベットの表示が可能であり、まさに一枚で世界をカバーできるように設計されている。
DVD の規格を作る際に、Hollywood のスタジオが集まって、DVD Advisory Group を作り、DVD に対する Wish List を作って、このような企画に対する要望を提出し、これに基づいて、規格が作られたこともあり、
DVD プレーヤが市場に登場した時に、Hollywood のスタジオが直ちにコンテンツを出したことは、それまでのメディアとは大きく異なる状況であった。これには、東芝が技術的な規格を作成し、それを Warner スタジ
オがサポートするという協力関係が成り立っていたことも大きい。東芝のプレーヤの市場投入とワーナーのコン
テンツの投入はほぼ同時であり、最初から急激に市場が立ち上がったため、他のスタジオも、あせってタイトルを投入するというような状態であった。それまでは、コンテンツを市場に投入するため、タイトルごとに導入費用を日本の電気会社が負担したりしていたが、DVD は全く自主的にスタジオがタイトルを市場投入した。東芝
は Warner の要望を受け、オーサリングのマシンや、MPEG-2 の圧縮装置を完成させて、Warner に供給した。
ソニーは Sony Pictures、松下電器は Universal Studio と連携して、コンテンツを投入している。
再生用のプレーヤについては、MPEG-2 のデコーダの LSI が 1 チップでできるのは当時 3 年で 4 倍の速度
で、LSI の集積度が上がっていたことから 1997 年ごろと予測して、1997 年に東芝で LSI を完成し、他社にも供給したので、各社から一斉にプレーヤが市場に投入されている。このように、ハードとソフトが連携して市場導入されたため、市場の立ち上がりはきわめて早かった。プレーヤは従来の単なる再生だけの機能ではなくて、メニュー操作、言語ストリームの選択など新しい機能があり、ファームウエアは格段に複雑化したため、東芝においてはプレーヤのファームウエアの開発に、一時 300 人の技術者が従事していた。この技術者は主として、ファームウエアのデバッグに従事していたが、ボタンを 2 個同時に押すなどの誤操作で、変な動作をしな
いようにするのが大変であった。
導入時には、ソニーの Play Station のゲームマシンも投入されて、DVD の普及に大きく貢献した。一方、
PC での再生では、WINDOWS での再生が可能となったが、Microsoft はどんなアプリのプログラムであっても、ライセンス料を払わない方針で、結局ただで DVD を再生することを認めざるを得なかった。しかし、ゲームと PC が DVD を再生するようになり、DVD の普及は大きく加速した。DVD ディスクの製造は東芝、Warner、ソニー、松下電器、パイオニアなどの各社で製造設備を導入して行われたが、メモリーテックなどのディスク製造専業メーカも参入している。DVD は 0.6 mm 厚のディスクの貼り合わせであるが、実際に製造してみると、CD の 1.2 mm 厚のディスクに比較して、薄い空間に樹脂を押し込むため転写性が良く、また、
薄いので冷えるのが早いことから、2 枚のディスクを作成する時間は CD の 1 枚と比べて遜色ない状態で、おまけにディスクが貼りあわせの対称構造で、温度に対して安定なことから反りの問題は軽減されている。

■ Abstract
Unlike former optical disc systems such as CD/LD, which provide only video playback capability, DVD
generates a pre-playback menu. Users can therefore select the spoken or subtitle language and special
features like chapter playback. Furthermore, multi-angle or multi-story playback is also possible. DVDs canstore data in multiple languages, such as English, French, German and Spanish, with three of them for voice
and four for subtitles. In addition, the closed caption function allows alphabetical display. This specification
allows for coverage of the whole global market with just a single disc.
To create the specifications for DVD, the Hollywood studios came together and formed the DVD Advisory
Group and a DVD specification wish list. DVD specifications were then formulated based on the wish list.
With DVD specifications contributed to by all the Hollywood studios, Hollywood began producing DVD titles
immediately after the technical specifications were fixed. This was quite a different situation from that of past
media like LD.
Toshiba created technical specifications with the support of the Warner Brothers studio, a collaboration
which contributed to the launch of DVD products on the market. Warner and Toshiba then coordinatedto launch DVD titles and players respectively at the same time. The DVD market took off rapidly. And
accordingly, other studios launched DVD titles immediately. Before this, Japanese electronics companies
had paid Hollywood studios for the expenses of title creation, but with DVD, the studios bore the costs
themselves.
Toshiba created an authoring tool and an MPEG2 compression device upon Warner’s request and provided
them to the studio. At the same time, Sony collaborated with Sony Pictures, and Matsushita with Universal
Studios, to create movie titles.
Large scale integrated (LSI) chips were at the core of the DVD player, to decompress the MPEG2 signal.
Large scale integration increased four-fold in the space of three years, and it was predicted that integration
would reach the required level in 1997. Toshiba succeeded in developing a single-chip MPEG2 decoder inthat year. Toshiba supplied the chip to other interested companies, and the Japanese manufacturers thenreleased their DVD players onto the market at the same time.
With the simultaneous release of DVD hardware and software, market demand rose very rapidly. The new
DVD players were much more complex than before, with various additional features like menu selection,
language selection, and firmware in the player. In Toshiba, about 300 engineers worked on DVD player
firmware. Mistaken operations by the user, such as pushing two buttons simultaneously, made fatal errors
very likely to occur, so the majority of the engineers were engaged in debugging. At the same time as thisrelease, Sony launched the PlayStation game device, which contributed greatly to the market expansion of
DVD software. On the other hand, DVDs could now be played on the Windows operation system; however
Microsoft has a policy of not paying license fees for Windows compatible software, so playback using
Windows was free. Nevertheless, PCs and game devices accelerated the expansion of the DVD market.
Numerous companies, such as Toshiba, Warner, Sony, Matsushita, Pioneer and also Memory Tech, which
is a disc manufacturing company, began producing DVDs. DVD manufacturing was at first considereddifficult, but after actually embarking on production, companies realized that it was easy. This was because a
DVD was only 0.6 mm thick, compared with 1.2 mm for a CD, and a thin disc meant a quicker resin injection
process, a shorter cool down time, and better replication. The time to create two discs is comparable to thatof one CD. Also, with its greater symmetry, the DVD was less affected by temperature change than was theasymmetrically structured CD, so the problem of warpage is reduced.

■ Profile

山田 尚志

Hisashi Yamada

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
1968 年 東北大学修士課程電気通信専攻終了
株式会社東芝中央研究所入所
カラーテレビ用 LSI 等の開発に従事
1977 年～1979 年
スタンフォード大学に留学
エンジニアデグリー取得
電子回路シミュレーション、A/D 変換、D/A コンバー
タ、電話用 LSI 等の開発を経て、光ディスク開発、マイクロプロセッサ、SRAM 等の開発に従事
1993 年 DVD の開発に専念
DVD Forum Technical Coordination Group の議長
2005 年 株式会社東芝 退社
メモリーテック株式会社 入社■ Contents
1．はじめに………………………………………………

6

2．DVD 以前の記録メディア …………………………

7

3．DVD の出現 …………………………………………

11

4．DVD フォーマット ………………………………… 23
5．DVD プレーヤ・レコーダの要素技術 …………… 38
6．DVD の製造技術 …………………………………… 48
7．DVD プレーヤ・レコーダ ………………………… 55
8．DVD の市場 ………………………………………… 66
9．むすび…………………………………………………

72

DVD 技術の系統化調査 目次
要旨  

1. はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. DVD 以前の記録メディア . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1 アナログ信号記録 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		 2.1.1 TOSFILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

		 2.1.2 LD   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		 2.1.3 VHD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 デジタル信号記録 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		 2.2.1 CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6
7
7
7
7
8
8
8

		 2.2.2 Video-CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10       	3. DVD の出現 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1 CD 産みの親 土井利忠博士の予測 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 筆者の考え方 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3 Hollywood との交渉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.4 DVD Advisory Group 形成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.5 フォーマットの作成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

		 3.5.1 物理規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
		 3.5.2 論理規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
		 3.5.3 アプリケーション規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
		 3.5.4 記録型 DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.6 コピープロテクション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.7 DVD 規格の標準化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4. DVD フォーマット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1 概 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.2 DVD-Video の規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
		 4.2.1 システム構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
		 4.2.2 物理レイヤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
		 4.2.3 論理レイヤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
		 4.2.4 DVD-Video の機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3 DVD 規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

		 4.3.1 DVD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
		 4.3.2 DVD-RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
		 4.3.3 DVD-R/RW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
		 4.3.4 ベリフィケーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.4 著作権保護技術 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
		 4.4.1 著作権に関する法律の問題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
		 4.4.2 DVD のコンテンツ保護 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
		 4.4.3 コンテンツ保護システムの構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
		 4.4.4 コンテンツ保護ライセンスの構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5. DVD プレーヤ・レコーダの要素技術 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.1 光ピックアップ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.2 光ピックアップの実際 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.3 LSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

		 5.3.1 MPEG2 エンコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
		 5.3.2 MPEG2 デコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
		 5.3.3 1 チップデコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
		 5.3.4 コンテンツ保護用 LSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6. DVD の製造技術   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.1 ディスク製造技術 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

		 6.1.1 原盤記録装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
		 6.1.2 ディスク製盤技術 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
				(1) 製盤の手法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
(2) インジェクションマシン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.2 記録信号処理技術 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
		 6.2.1 フィルム→ビデオ信号変換 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
				(1) 画質の改善 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
(2) コンテンツの準備 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

		 6.2.2 MPEG2 圧縮 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
		 6.2.3 オーサリング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
				(1) 画像データの準備 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
(2) DVD-Video 規格の中のオーディオの規格 . . . . . . . . . . . . . . . 54

7. DVD プレーヤ・レコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.1 DVD プレーヤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

		 7.1.1 概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
		 7.1.2 物理ブロック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.3 アプリケーションブロック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.4 ユーザインタフェースブロック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.5 システムコントローラ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.6 高精度メカユニット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.7 ピックアップサーボ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
		 7.1.8 グラフィカルユーザ インタフェース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.2 DVD レコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
		 7.2.1 DVD レコーダ用 HDD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
		 7.2.2 ハードウェアのシステム構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
   		 7.2.3 Ｗ録コンセプトとその実現 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
   		 7.2.4 シームレスレート変換ダビング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
   		 7.2.5 ディジタル放送対応 DVD レコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
7.3 DVD プレーヤ・レコーダの実際 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
		 7.3.1 世界初の DVD プレーヤ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
		 7.3.2 世界初の DVD レコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
		(1) DVD-RW に録画するパイオニアの DVR-1000 . . . . . . . . . . 62
		
		
		

(2) DVD-RAM に録画する松下電器の DMR-E10 . . . . . . . . . . . . 63
(3) DVD-R に録画するパイオニアの DVR-2000 . . . . . . . . . . . . 63
(4) HDD 内蔵 DVD レコーダ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

8. DVD の市場 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.1 DVD 以後のスタジオ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

8.2 DVD の市場 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.3 DVD レコーダ・プレーヤの生産高 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

8.4 DVD ソフトの実際 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
		 8.4.1 ビデオソフトの売上げ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
		 8.4.2 ビデオソフトの実際 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
9. むすび . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

1｜はじめに

日本から提案された世界規格として、DVD が大ヒット商品になっていることは誠に喜ばしい。DVDはそもそものシステムに必要な技術の成熟度、周りの環境、消費者の潜在的な望み、コンテンツを提供する側の希望など色々の条件がかみ合って大ヒット商品になった。特に大きな発明があったわけではないが、技術進歩を取り入れた最適設計が市場ニーズと結合して大ヒットをもたらしたものである。
光ディスクの研究は 1970 年ごろから盛んになり、
最も基本的なレーザ光を収束させてピットを読むア

図 1.1

DVD 規格は日本から世界へ発信（1）

イデアは Thomson の技術者の考案である。これをビデオディスクにしたのは MCA（Musical Corporationである。東芝は完全ディジタルの DVD に開発を切りof America）であり、後に Pioneer によりレーザディ

換え、既に MPEG-2 について、Encoder LSI の開発

ス ク（LD） と し て 商 品 化 さ れ た。 更 に、1980 年 になどに着手していた。 Warren Lieberfarb 社長の来Philips と Sony により CD が開発された。

日の 3 か月後、1993 年 2 月、筆者は DVD の技術提筆者は 1980 年から光ディスク開発に関係し、最初案を持ち、Warren Lieberfarb 社長を訪問した。

は HDTV 信号 * を LD に 1 時間記録する目標でスター

このとき、予約なしで訪問した筆者に対し、30 分

トした。最初は DTV 信号 ** の FM 記録を試みたが、の約束の会合を延長し、すべての予約をキャンセルし満足な画質は実現できず、次に MUSE 方式の圧縮信て会合は 9 時間に及んだ。これから共同開発が始まっ

号の FM 記録に変更し、1988 年には 1 時間記録の目た。

標を達成した。このピットの大きさは現行の DVD と

以下、DVD 技術の系統化について詳述する。

同じである。その後、1990 年から DVD の開発を記録
型からスタートした。当時、光磁気ディスク（MO：文

Magneto Optical disc）が全盛であり、相変化記録は（1）山田尚志：DVD ―技術と業界ニーズの結合に松下電器がわずかに開発していた。しかし、旭化成

よる成功―、電子情報通信学会誌、Vol.87, No.1,

が相変化の記録膜材料である GeSbTe を発明し性能

pp10-15（2004）が向上したこと、MO は信号の量が相変化の 1/10 であり、青色レーザでも記録密度が上がらない等の理由により、MO の開発を中止し、相変化に切り換えた。
DVD-RAM/RW は相変化記録であり、歴史的には決定が正しかったことが証明されたことになる。このとき以来、松下電器とは光ディスク開発で共同歩調をとることになった。
1990 年代の前半は日本の電気会社が Hollywood に進出し、東芝も Time Warner に出資して提携関係をスタートさせた。この提携に基づき、1992 年 11 月にTime Warner Home Video 社 の Warren Lieberfarb
社長が来日して、DVD の構想を東芝に披露した。
Warren Lieberfarb 社長は国内外の各社に DVD の構想を説いて回ったが、どこも相手にしなかったよう* HDTV 信号：High Definition TV 信号** DTV 信号：Digital TV 信号

6

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June献

2｜DVD 以前の記録メディア
図 2.1 はパッケージメディアの変遷を表したものである。オーディオの世界では、長い間レコードとカ

2.1 アナログ信号記録

セットテープの時代が続き、アナログ記録の限界まで技術が完成された。オーディオのディジタル記録が初

2.1.1

TOSFILE

めて行われたのは VTR（Video Tape Recorder）を用TOSFILE は東芝が開発したファイリングシステム

いた PCM（Pulse Code Modulation）プロセッサであで、記録はアナログの FM 記録である。直径 30 cm

る。その後すぐ CD（Compact Disc）が登場すること

で、裏表 2 枚のディスクが中空で貼りあわせになってになる。これらによりディジタル信号記録の実用化のいる。記録膜は Te-Carbon で、Te が低融点であるこ技術が大きく進んだ。これには半導体レーザ、エラーとを利用して、レーザで記録膜に穴を開けて、記録す

訂正 IC が当時の最新半導体技術により開発・実用化

るものであった。記録は点で、FM の信号のゼロクロ

されたことが寄与している。

スを点で記録した。

ビデオではアナログ記録の VTR、LD（Laser Disc）

ファイリングシステム用なので、画像をスキャンしが長らく支配的であった。これは音声信号に比べ映像て、FM で記録した。実際は民生用としては市販され信号の情報量は 100 倍程度であり、膨大なディジタル

ず、業務用として東芝だけの販売となった。記録型のデータを記録する媒体とシステムが見あたらなかっディスクであり、CD/DVD のような再生専用のディ

た た め で あ る。1990 年 代 に 入 っ て DVTR（Digital

スクではない。システムとしての販売のため、文書をVideo Tape Recorder）がようやく実用化された。

読み込みデータ化する装置などと組み合わされていた。

CD-ROM は 1990 年代のマルチメディアの時代に至って、そのアクセスの速さから多用されているのは

2.1.2

LD

周知である。読み出しスピードも、16 倍速など、高LD は、パイオニアの開発で、同社の商標である。

速に改良されている。CD-Audio はオーディオ再生専

パイオニアは音響専業メーカからの脱皮を図り、多角用で 1 倍速であったが、データ用はスピード勝負とな化の一環として、LD を完成させ商品化した。30 cmφ、り、倍速競争が一時盛んであった。

1.2 mm 厚 さ の デ ィ ス ク の 貼 り 合 わ せ で 厚 さ 2.3～

上述したように、光ディスクの記録技術、フォー

2.6 mm である。ディスクの材料は PMMA（アクリマット、エラー訂正技術、半導体レーザ、IC 化技術ル樹脂）である。アクリルは透明度が高いが、CD にがおおいに進展した結果、今日の DVD の出現につ使われているポリカーボネートに比べると、粘りがなながったと考えられる。CD/DVD が登場する前は光く割れやすい。LD は画像も音声も FM 記録であった

ディスクはアナログ信号の記録媒体であり、記録信号

が、後に、音声はディジタル化されて、FM 記録に追としてはアナログ信号を FM 変調して記録するもの加された。記録時間は片面 45 分で短いが、画質が良で、盤に記録される信号はピットの長さが FM 変調

かったのでマニアには受け入れられた。最初は再生のされた信号に比例する記録であった。

レーザがガスレーザしかなく、しばらくして、半導体レーザに切り替えられている。光ディスクの読み出しには、光をピットの大きさに対応できるぐらいに絞る必要があるが、このためには通常の光では駄目で、たとえば、太陽光をレンズで収束させると、太陽の像ができてしまい、小さく絞ることは困難である。これに対して、レーザー光は光共振器を構成し、レーザーダ
イオードから出た光は共振器に導かれ、スペクトル幅が極めて狭いコヒーレント光になる。完全な平行光にできるから、レンズで絞ることにより、光の波長に近い所まで絞ることができる。光は横波であるから、波

図 2.1

パッケージメディアの進展（1）長以下には絞れない。光ディスクの発展はレーザの開発に負うところが大きく、半導体レーザの投入で、初DVD 技術の系統化調査

7

めて民生用の商品として体裁を整えたと言える。それの VHD にとっては厳しい環境であった。JVC によるでも、カラオケ用途が多く、一般家庭用としてはそれと、カーボンの分散の技術が良くなり、しばらくしてほどの普及はみていない。パイオニアがコンテンツをこの問題は完全になくなったということであるが、導集めたが、ハリウッド映画会社は様子見で、売れたら入時のトラブルはかなりの致命傷になった。さらに、コンテンツを出すと言う態度だった。コンシューマー

VHD では VHS の成功にならって、記録時間を長く市場が立ち上がらなかったため、プレーヤの数が少なして、LD の 30 cmφに対して、25 cmφと小さかった

く、Hollywood 映画タイトルがほとんど集まらなかっにもかかわらず、記録時間を長くしたが、このため画たのが最大の問題であった。

質が劣化して、これもあまり評判が良くなかった。

DVD のインジェクションマシンは 5 トンである

VTR の場合は、VHS はβとフォーマット争いをしが、LD のインジェクションマシンは 300 トンとかなて画質は劣っていたものの、記録時間が長く勝利しりの大型で、蒸気機関車並みなのも、コスト面で問題た。これに味をしめ、LD より画質が悪くて、記録時であった。

間の長い VHD が勝つという目論見であった。VHS
の成功を見たユーザーがスナックなどのカラオケとし

2.1.3

VHD

て導入して、しばらく使われたが、あまり普及はしな

VHD は接触型で、JVC の開発したものである。記かった。ディスクはテープより画質がいいというのが録面が露出しており、ごみに弱かったので、トレーに常識であり、VHD はかならずしも VTR より画質が入っており、プレーヤーにトレーごと挿入して、引き良いとも言えず、この場合は、この常識にも逆らった

抜くとディスクが残って再生でき、取り出しはトレー仕様となってしまったことも、普及しなかった原因でを挿入すると、自動的にトレーの口が開き、ディスクあろう。VHS に続く 2 匹目のどじょうは、結局いなが収容されるメカとなっていた。表面は平坦で、案内かったことになる。

溝は無く、サーボでトラッキングを行う。表面にトVTR とは反対に、ビデオディスクでは画質の良ラックに沿って小さいピット（くぼみ）が記録され、い LD が勝利を得て、画質は悪いが演奏時間の長い

ディスクはカーボン粉が混入されて、導電性である。

VHD は敗れたことは興味深い。結局、システムとしピックアップは、橇状のもので、ディスク上をすべるての価値は使う人の判断で決まるから、供給側の論理ようになっており、電極が付いていて、くぼみに来るがそのまま通じないことを示している。

と容量が減るため、容量変化で信号を検出するようにできていた。これはカラオケなどに用いられたが、一般にはほとんど普及しなかった。カラオケにおいても、アクセスの際に、ディスクに混入したカーボンの粉が完全に分散せず、時々大きな塊があったため、そ2.2 ディジタル信号記録
2.2.1

CD

の塊に引っかかって、そのトラックにアクセスできな

CD が誕生する前に、日本の業界団体が音楽ディス

くなると言う問題が起きた。このため、最もアクセスク方式を決定する為に、ディジタルオーディオディの多い流行っているタイトルのトラックからアクセス

スク懇談会（通称：DAD 懇）を発足させ、協議をできないと言う状態になり、おまけに、使用環境が

重 ね て い た。 ビ ク タ ー か ら AHD（Advanced High

スナックなどで、油のミストが空中に漂い、接触型

Density Disc）の提案があった。これは VHD ディス

ガスレーザ
商品化の最初のプレーヤは半導体レーザの開発が間に合わず、ガスレーザを用いた光ピックアップで、LD は民生用としてガスレーザが用いられた最初で最後の商品である。He-Ne ガスレーザは真空管の製造と工程が類似しており、東芝の真空管製造部門が供給したが、それまでは産業用だけだったので数が少なかった。最初は数が飛躍的に増加して、東芝の供給もとの真空管を製造していた部門は未曾有のブームに沸いた。しかし、ガスレーザは全体がかさばるだけでなく、民生用としてはコストが高く、1200V の高圧がかかることもあり、すぐに GaAs 赤色半導体レーザに置き換わった。He-Ne ガスレーザーは波長が半導体レーザより短く、画質は He-Ne の方が良いと言う評判もあった。

8

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

クを基本とする接触式のディスクシステムであった。

価で これ以上の分解能のものは無くて、技術的に実しかし、議論の途中で、Sony/Philips が CD を発表し現できる上限の規格であった。最初は、DA コンバーて、2 社でライセンスするとアナウンスして、それま

タは、Burr Brown のものだけで、1 個 10 万円であっでの議論は吹き飛んで中止され、CD に規格統一された。当時は MOS 技術では、16 ビットの DA コンバー

た。CD の最大の特徴は、12 cm 径、1.2 mm 厚の片タが出来なかったが、現在は MOSLSI のスピードが面ディスクで極めてコンパクトなことで、コンパクト

上がり、1 ビットコンバータが出来ており、きわめてディスクと言う名称がぴったりする。材料はポリカー

安価になっている。1 ビットコンバータは、1 ビット

ボネートで、LD のアクリルよりは粘りがあり、扱いのパルスの数を変調して、それを平滑化して信号を得やすい。これもレーザーディスクと VHD の争いと同るもので、最初はクロック周波数が上がらず、変化じく、非接触式が勝利したことになる。CD はフォーの激しい信号に追随しない問題があったが、MOSLSI

マットに特徴があり、CRC エラー検出コードを用いのスピードが上がるにつれて現在は問題がなくなってて、エラー訂正を行った最初のシステムである。音楽

いる。CD はディジタル信号が民生用に使われた最初

CD の場合、エラーがあると突然大きなノイズが出るであり、LP と違って面倒なプレーヤの調整などが不可能性がある。このため、エラーを検出して訂正する

要で、スクラッチノイズがなく、その音は衝撃的でのが必要であるが、あまりエラーがひどいと、エラーあった。それに加えてプレーヤの小型化が進んで、携訂正できないことがある。この場合は前後のデータか

帯プレーヤが普及した。携帯プレーヤの普及で、据えら延長して間を埋める補間が行われる。補間したほう

置き型のステレオ装置の市場が縮小し、一方で、若者が音が良いなどという変なうわさも流れたが、実際の音感が低下したと言われている。

は、ほとんど訂正だけですんでいた。補間まで行うの当時、波長 780 nm の GaAs 半導体レーザーが、安は何ヶ月に 1 回というような頻度であったと言われて価に供給されるようになり、小型、低消費電力化に貢いる。

献した。これ以前は、カセットテープで携帯プレーヤ

CD の音は、16 ビット /44.1 kHz サンプルの PCMが普及していたが、ディジタルの携帯プレーヤが普及であったが、当時は 16 ビットの DA コンバータは高して、コンテンツもディスクで供給されたことによVHS 方式とベータ方式
VHS の普及には JVC の努力も大きい。家庭用 VTR は東芝の沢崎氏によるヘリカルスキャンの発明により、初めて家庭用として実用化に成功した。当時、すでに AMPEX による業務用の VTR は放送局などでは使用されていた。これは回転ヘッドと言っても、小さな円盤に 4 個のヘッドを取り付けて、2 インチ幅のテープに対して垂直に円盤が回転して、これに取り付けられたヘッドもテープに対して垂直に記録していくものであり、全体に大型の機械にならざるを得なかった。
これに対して、β、VHS はともにヘリカルスキャンを採用した。両方とも 1/2 インチ幅のテープを使用
し、シリンダーに斜めに巻きついて、シリンダーの中の回転ヘッドがテープを斜めにスキャンする機構を採用している。直角平行が普通の工業製品としては極めて異例の機構であった。これにより、小型化が可能となり、家庭用として普及を見たのである。
シリンダーに巻きつくテープは始めと終わりで、テープ幅だけ段差があり、テープを斜めに巻きつける
ために、テープ走行を規制するガイディングポストが微妙に傾いている。βでは、製造現場で熟練工がガ
イディングポストの各々について、傾きを微妙に調整していた。これに対して、VHS ではガイディングポ
ストの傾きを一つ一つスペックで規定して、誰が作っても出来るように規格を定め公開し、希望するメー
カに対して親切に技術指導した。一方、βは技術指導にあまり熱心ではなく、作ろうと思ってソニーを訪問した会社はどうぞといわれるだけで、技術指導は行わず、新規参入は難しい状況にあった。この結果、参入メーカはソニーと東芝だけになり、これが最終的に、フォーマット戦争の勝敗を分けた。ただし、特許はソニーがより多く所有していたので、特許料収入はソニーが最も多かった。当時は、民生用電子機器は日本メーカの独壇場であり、機械は精度が重要で、日本メーカしか出来なかった時代であった。なお、
βもガイディングポストの傾きを規格で規定した結果、誰でもできる規格が後ほど実現している。

DVD 技術の系統化調査

9

り、爆発的なブームが到来した。

2.2.2

Video-CD

実際の音質を比較すると、16 ビット /44.1 kHz サ

CD と同じ 12 cm のディスクに最大 74 分の動画をンプルの音は量子化ノイズが聞こえて、耳が肥えてく記録することが可能なメディアで、ソニー、松下電器

ると不満が出る音質であったが、手軽にある程度の音

産業、日本ビクター、Philips の 4 社によって 1993 年

質で聞けるということで、爆発的に普及した。CD のに共同提案された。CD の物理規格をビデオ用に拡張

場合、16 ビットではダイナミックレンジが不足してしたもので、記録方式は MPEG-1 を用いた。比較的

おり、現在は、CD で満足できない愛好家向けに、ア安価に製造できるメリットがあったが、NTSC 方式の

ナログ LP の復刻などが行われ、新譜も発売されてい画素数が 352 × 240 と少ないため（PAL 方式の場合、る。LP は状態の良い場合は 24 ビット 48 kHz サンプ

352 × 288）、画質が VHS の 3 倍モード程度といわれルとほぼ同等の音質を有しており、スクラッチノイズ

た。更に、動きが早い被写体ではブロックノイズが発などがあるが、音質的にはほぼ満足できる状態であ生する場合もあるとされた。日本ではあまり普及しなる。CD については、録音のときに、ダイナミックレ

かったが、香港、台湾、フィリピンなどの東南アジア

ンジの調整など、音質向上のための技術が発達して、で普及したといわれている。

あまり欠点が目立たない程度に改良されており、通常の環境では満足できるところまで改良が進んでいる。

文

CD では、音量が小さくなると量子化ノイズに近づく（1）鍋 島 大 樹：DVD の 技 術 動 向、 東 芝 レ ビ ュ ー、のに対して、LP では、カッティング歪がどんどん小
さくなるため、小音量の方が音が良くなる。この辺が最近の LP の復活を支えているのかもしれない。

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

献
Vol.51, pp.5-6, No.12, 1996 年 12 月号

3｜DVD の出現

DVD は Digital Video Disc の略称として広く用いて、機械系、光学系などの技術者を集めて議論した結られており、既に、DVD が提案されたときにはよ

果、マージンの 0.1 度が余裕として生じた。機械系のく知られた略称であった。しかしながら、DVD を

ばらつきが予測が難しいとして、0.1 度を機械系に割東芝が提唱したときに、DVD の商標権を東芝が所有り振った。その後誰も苦情を言ってこないので不思しておらず、商標権所有者も不明であった。このた議に思い調べたところ、量産したピックアップ、モー

め、DVD は Video 用途だけでなく、容量が大きいこ

ター軸の傾きなどは最適に調整した実験室よりも良いとを利用して、PC ソフトの配布などの様々な用途が値になり、マージンがあまっている状態であること考えられたので、当時 DVD の担当であった西室専がわかった。量産技術では、1 万台に一回起こる不良

務（後に社長）の提案で、ディジタル多用途ディスク

も、原因を特定するように努力するのが当時の東芝を（Digital Versatile Disc）を正式名称とすることになった。

含め、日本メーカのやり方であり、実験室で入念に調DVD の開発初期には、規格化争いが東芝の DVD

整したピックアップよりも、量産品のほうが性能が上とソニーの MMCD（Multi Media CD）との間で繰り回っていたのである。このことは日本メーカの物造り広げられた。DVD は 0.6 mm 厚× 2 の貼合わせディの伝統が優れていたことの証拠と言えよう。

ス ク で あ っ た の に 対 し、MMCD は 1.2 mm 単 板 のディスク規格の決定では、トラック密度（トラックディスクであり、厚さが 2 倍では読み取りのレンズのピッチ）と、線密度（ピットピッチ）を決めることが、倍率を上げると、ディスクが傾いた際のスポットの乱基本である。この際、記録密度は一定として決まってれ が 大 き く な っ て 読 み 取 り 不 能 に な る た め、NAいるので、トラックピッチと、線密度の積は一定とな（Numerical Aperture―レンズの絞り角のコサイン）る。読み出しのスポットサイズは一定とすると、トの大きなレンズは用いることが出来ない。このため、

ラックピッチは隣のトラックからのクロストークによ12 cmφのディスクでは 3.3 GB の容量が限界であった

る妨害信号の大きさを決める。一方、ピットピッチはのに対して、0.6 mm 貼りあわせのディスクでは、4.7

トラック上のピット列を読み出していく際の前後のGB の容量が可能であり、これが決定的な差となってピットからのクロストークを決めることになる。ピッDVD が勝利した。図 3.1 にディスクの傾きに対するトピッチ、トラックピッチの積が記録密度となるこ強さの様子を示す。

とから、これを一定として、ピットピッチとトラッ
クピッチを変化させて、最適な点を求めることが設計の要諦となる。このクロストークの見積もりをコン
ピュータシミュレーションで行い、最適なピットピッ
チとトラックピッチを求めて、規格化した。後ほど量産時に、製造担当者から、このトラックピッチとピッ
トピッチを製造現場で色々変化させて、もっと良い値
は無いか調べたが、どうしても規格の値になってしまうとコメントされたことがあるが、これはシミュレー
ション結果が正しかったことを示している。筆者は半図 3.1

ディスク傾きに対する強さ（1）DVD の貼りあわせ構造と裏側から読み取る方式のアイディアは松下電器の提案である。このディスクの導体のプロセスシミュレーションプログラムの開発をしたことがあり、シミュレーションには精通していたが、よく考えると、規格を決めた際は試作に頼らず、シミュレーションだけで決めたのは画期的だった。

ピックアップに対する傾きの規格を決めるにあたって、東芝の研究室でピックアップとプレーヤのモータに付いた受け皿に固定したディスクの傾きの限界を測定していた。その原因となるディスクの反り、モー3.1 CD 産みの親 土井利忠博士の予測

タ軸の傾き、ピックアップの取り付け誤差などの限DVD の出現を最初に予測したのは CD の生みの親

界の取り合いがあり、全体で、0.6 度の限界に対しであるソニーの土井利忠博士で、CD に関する著書のDVD 技術の系統化調査

11

中で、DVD の出現を予測している（2）。これは光ディが、この本にプロジェクトを行う場合、目標は単純でスクとしては、音楽の次は映像を収納するパッケー

解りやすいものが良いと書いてあったので、DVD でジとして、当然の予測ではある。ただ実現には、青色

は“DVD を世界規格にする事”を目標とした。

レーザが必要であるとして、青色レーザの実現時期

また、プロジェクトリーダーの心構えとして、関連が当時としては、10 年以上後であるといわれていた技術の全てに精通して、実際に働いている技術者とので、かなり実現時期が後ろと考えられていた。レーディスカッションできるだけのレベルを持つこと、関ザはレーザ発振したといっても、実際に、光ディスク連技術の中で、自分が一番解っているという分野をひに使用するには、雑音の軽減、信頼性、発光プロファ

とつ持つことというのがあった。筆者は常に現場に足イルを改良して、レンズを通して絞った時の良好なスを運び、技術者とディスカッションできるレベルを維ポットの実現などの課題があり、レーザ発振から 10持するようにしたが、自分自身の専門知識としては、

年ぐらいかかると考えられていた。

LSI の技術がプロジェクトの中では一番であったと思っている。
DVD を最初に始めたとき、DVD にとってもうひ3.2 筆者の考え方と つ の キ ー 技 術 で あ る 動 画 圧 縮 技 術 の MPEG-2 はCD に用いられた赤外レーザの波長は 780 nm であ

規 格 化 し た 動 画 像 圧 縮 技 術 で あ る。MPEG 規 格 はり、その時の青色レーザの実力からすれば、まだまだ

MPEG-1（解像度が NTSC の半分の画像の圧縮規格）

DVD の実現は先であるというのが、技術者一般の常から始まり、MPEG-2（解像度は NTSC スタジオ規識であった。これに対して、筆者は青色レーザの実現

格）に技術が引き継がれ、規格として完成した。圧は先であるが、そのころ、既に雑音がかなり低減され、縮のアルゴリズムとしては MPEG-1 で完成しており、光ディスクの光源としての要求を満たすことが出来る

MPEG-2 では解像度が上がっただけであるが、東芝のようになってきた赤色レーザを世界規格にするために提案した Dual Prime アルゴリズムが取り入れられて作戦を練った。

いる。これは圧縮の際に、前のフレームとの違いをMPEG（Motion Picture Expert Group） 委 員 会 が土井利忠博士の本に次は DVD であると書かれてい圧縮するための参照フレームを奇数フィールドは参照たことに筆者は刺激を受け、1990 年ごろから準備をフィールドを奇数フィールドとし、偶数フィールドは進め、基本的な技術は、全部、自社所有にしなければ偶数フィールドとするもので、圧縮率が上がる効果がならないと認識し、ディスク原盤の作成、インジェクある。

ションによるディスク製造、コンテンツのオーサリン

DVD の発売時期の決定に際して、プレーヤの普及

グ、フォーマットの作成、プレーヤの開発を進めた。

には、1 チップ MPEG-2 のデコーダ LSI が必須であ

その結果、MPEG-2 デコーダ LSI が完成した直後、るため、LSI の技術進歩から実現時期を予測した。当1997 年に東芝から最初の DVD プレーヤが発売され

時 3 年で 4 倍のペースで集積度を高めていた LSI で、ている。発売時期の決定は LSI の技術の進歩予測を

1 チップで MPEG-2 のデコーダが出来るのが 1997 年

もとに、1 チップで、MPEG-2 デコーダができる時期であるとの予測から、1997 年を導入年と決めた。こを予測して、その時期に合わせて発売することとしの時、東芝がフォーマットをリードするには、全てのた。この発売に合わせて、プレーヤの光ピックアップ技術を持つ必要があると認識して、ディスクの製造技などの開発と 1 チップの MPEG-2 デコーダ LSI を開術、プレーヤの LSI などあらゆる必要技術を開発した。
東芝は英国 EMI 社と合弁で、CD のディスク生産

発した。

12

当時、月に無人探査機を送ることではソ連に先行さをおこなっていた東芝 EMI 社を関連会社として所れた米国の悲願であった APOLLO 計画も参考になっ有していたので、DVD の生産は比較的スムースに立た。ケネディ大統領が 1961 年、APOLLO 計画としち上がった。DVD プレーヤのハード面では、半導体て、プロジェクト目標を簡明に「60 年代終わりまで

レーザの導入、プラスチックインジェクション非球面に、月に有人飛行船をおくり、人類による探査を行

レンズの採用など、ピックアップに新しい技術が導入う」と定めた。このプロジェクトの目標は解りやすいされている。

プロジェクト目標の例として本などでも紹介されてい当時、CD は 780 nm の赤外レーザを使用していたる。DVD をプロジェクトとして始めるに際して、プが、ちょうど、赤色半導体レーザが、実用されそうに

ロジェクトの進め方という本を購入して参考にした

なっていた。東芝は赤色半導体レーザではトップを

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

走っており、青色レーザはまだ、発振はしたものの、ファームウエアが複雑になり、デバッグに 300 人の技

雑音、発光のプロファイルなど、光ディスクの光源と術者が駆り出される状態になったとも思われる。PCして用いるには、性能が足りない状態であった。青色

ではバグは当たり前で、パッチを当てるのが普通であレーザが実用化されるまでにはその後 10 年を要した。

るが、当社の DVD プレーヤでも、あとから出すソフ

青色 LED/ 青色 LD の発明者の日亜化学の中村修二博

トにパッチを入れて自動アップデートしようと技術者士と話をした時に、レーザの使い道がありませんかとに提案したが、皆保守的で、採用にはいたらなかった。

聞かれたが、「レーザはプレーヤに 1 個しかいらない

その後、パッチを当てる手法は一般的になっていった。

ので、LED と違って数は出ませんね。
」と言った事が最初に DVD の普及のために、PC で再生することある。その後、中村修二博士は青色 LED でノーベルを検討していた時、たまたま Las Vegas の CE ショー賞を受賞した。10 年後に青色レーザは雑音が改善さ

で、Bill Gates が PC での再生に興味を持ち、私に会れ、スポットプロファイルがよくなって、ディスクにいたいという話が来た。私はホテルに居たが、会い用いられるようになったが、数は非常に少なく、経済

たいなら向こうから来るのが筋であろうとして、ホ効果では LED が問題にならないぐらい大きな貢献をテルでノンビリしていたら、急に Bill Gates の子分がしている。

わっと押しかけてきて、無理やり連れて行かれたこと

DVD プレーヤの導入時には CD と DVD のコンパがある。握手はしたものの、結局、再生プログラムに

チビリティが問題になった。筆者は、CD と DVD のついては、ただで提供しろという話になり、此方が折

2 つのレンズを切り替えるメカを考案して、東芝のプれて、再生プログラムは無料提供ということになっレーヤには採用された。しかしながら、後ほど、松下た。もっとも、Windows に載せたためビジネスとし電器が CD と DVD の互換を 2 焦点レンズで実現し、ては大成功になり、これに対して金を払っていたので

その後はこの方式が主流となっている。ピックアップ

はいくらあっても足りないということになるので、仕は、初期のプレーヤ用はオリンパスの出した TAOS

方がないともいえる。Microsoft 社は色々なアプリをが有名で、3 cm × 3 cm × 6 cm ぐらいあり、かなり

Windows にコンパチにするため、バグ退治にかなりの大型であったが、現在のものは 7 mm × 20 mm ×

苦労していたようである。

20 mm 程度と極めて小型になり、携帯用プレーヤにDVD を Windows PC で 再 生 す る の に、 通 常 の採用されている。当時、軽薄短小が世の中では喧伝さPlayer のようなライセンス料を払わず、全て無料にれていたが、日本メーカの技術力が断然他国をリードせよとの相手側の主張を受け入れて、結局は無料にししていた時代である。

た。PC で再生できるようにすることは普及のために

DVD は民生用機器としては、初めて、メニューなは非常に有効であったが、ライセンス料を払わなかっ

どインターラクティブな機能を備えたものであり、続た Microsoft 社は、金持ちほどけちということであろ

き再生、チャプター再生などそれまでの民生用機器でう。Microsoft 社は色々なアプリケーションに対してはなかったノンリニア再生機能を持っていた。

一切金を払わず、ただで使用している。しかし、ビジ

マルチメディア時代のさきがけと言うべき機能でネスは力関係で決まるという米国流の流儀では当然のあったが、それだけ、ファームウエアなども複雑になことであろう。MS 社は何回か訪問したが、ゲストセり、デバッグに 300 人の技術者が駆り出されていた。

ンターがすばらしく、やはり儲かっている会社はすご

再生プログラムでは、ユーザがどのような操作を行う

いと思ったのを覚えている。

かをシミュレーションして、ハングアップなどのトラ

DVD の規格化については Warner Home Video とブルが起こらないことを確認する作業に、300 人のエ

東芝の同盟関係が非常に役に立った。Warner Home

ンジニアを駆り出したが、これは PC と違い、OS のVideo は DVD Advisory Group を Hollywood で設立

導入がなされていなかったことにも原因があった。

して、その要求仕様を作ったが、仕様そのものは東芝

PC における DVD の再生では、OS のおかげで、再との開発の過程で決めたものに基づいており、DVD

生プログラムはそれほどの問題はなかった。OS はメに対して、好意的なものであった。DVD で採用されディアへのアクセスとか、メニューに対する処理なたマルチ言語、マルチストーリー、Letter Box タイ

どの基本的な機能を有しており、OS がある場合は、

プとフルタイプなどの規格はすべて Warner HomeDVD 独自の機能だけがファームウエアとして必要でVideo の要求であり、マルチストーリーなどは実際にあり、プログラムの開発はかなり簡単になる。OS のは市場に出ることもなく成功しなかったが、他は大体

機能も、DVD のファームウエアに含んでいたために、新しい機能として採用され、市場に歓迎されて採用とDVD 技術の系統化調査

13資して、MPEG-2 の圧縮 CODEC の製作供給などのなった。
圧縮音声については Dolby と DTS が応募してきた技術協力を進めていた。筆者は東芝が Warner Home

ので、CODEC を DVD 技術委員会に持ってきて、検Video と協業すると聞いて、米国での学会に出席す

証実験をしてよければ採用すると宣言した。この時、る予算を獲得して、1993 年 2 月に学会出席の後で、新聞に DTS は採用されないなどと報じられたため、Warner Home Video を訪問して、DVD について討

DTS の Terry Beard が新聞社の記者を口汚くののし論した。このときの Warner Home Video の Warren

り、それがまた報道されてもめたが、結局 CODEC

Lieberfarb 社長との会見が、DVD の始まりである。

が期限までに完了せず、Option ということになった。

彼は非常に忙しいとのことで、私が午前 10 時ごろ

それでも、DTS はこの実績で、後に続く HD-DVD、電話した時に、30 分しか時間が取れないという話でBD などには正式採用されている。

あったが、実際に会って話をすると、その後の会議を音質としては、Dolby は一度フーリエ変換して、音全部キャンセルして、昼もワーキングランチとして、のスペクトルの中で振幅の小さいものは取り除くとい午後 7 時まで 9 時間付き合ってくれた。その結果、う操作で、データ量を圧縮しているので、雑音がなく

DVD のアライアンスが実質的にスタートした。

なってサイレント変換といわれたが、映画の音声の圧

1993 年 4 月 12 日 Warner Home Video と 東 芝 の縮には問題のないものの、HiFi には使えない。一方、間で第 1 回の打合せが行われた。会場は Peninsula

DTS は音声信号のエンベロープを Spline 関数のカー

Hotel であった。図 3.2、図 3.3 に打ち合わせの状況

ブフィッティングで追っかけるもので、音はデータを示す。ここで基本的な事項が確認されて、DVD のレートを上げる程よくなるという特徴がある。筆者はベースとなった TAZ Project のプラン及び全体計画

DTS を訪問した時に、Dolby、DTS、LPCM の音源が策定され、DVD 開発が本格的にスタートした。

をブラインドテストしたが、全部正解したので、感心

翌 1994 年 9 月に東芝はデモ機を持参して Warner
Home Video と会合を開いた。図 3.4 は会場で熱心にされたことがある。

説明する東芝の技術者、図 3.5 は日本から持ち込んだ

3.3 Hollywood との交渉

ホテルの一角には図 3.6 に示すように、視聴ルームを設けて、展示実演をしながら熱心な討議が行われ当時、日本のメーカーは Hollywood 映画スタジオ

た。会場はロサンゼルスのヒルトンユニバーサルシに投資するのが流行しており、ソニーはコロンビアト

ティで、ユニバーサルスタジオ・ハリウッドまで 5 分

ライスターを買収し、ソニーピクチャーズと改称し、

ほど、ほんの数ブロックの位置であった。会場には図

松下電器はユニバーサルスタジオを買収して、米国に3.7 に示すように、Steven Spielberg 監督も駆けつけ

開発センターを開設した。東芝は Time Warner に出討議に加わった。図 3.8 に会議の様子を示す。

図 3.2

14

デモ機である。

会場でプレゼンする筆者

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 3.3

Warner Home Video との打合せ風景

図 3.4

デモ機を前に熱心に説明する技術者、
兼重敏彦さん（東芝）

図 3.5（a）視聴ルーム
図 3.6

図 3.7

右側に電子回路が見える（b）周辺機器
ホテル一室に仮設された視聴ルームと周辺機器

Steven Spielberg 監督と Warren Lieberfarb 社長（後ろ姿）に説明する筆者

図 3.9

使用したデモ機

図 3.8

Warner Home Video と東芝の打合せ風景

Warner Home Video に提供した MPEG-2 エンコーダシステム（3）DVD 技術の系統化調査

15

東芝では DVD を始めるに際して、規格化を主導す基本的なコンセプトは世界中を一種類のディスクでるとすれば、ありとあらゆる技術を自分で保有しなけカバーできるというコンセプトであり、このコンセプ

ればならないとして、プロセス上必要なディスクのス

トは大成功であった。

タンパー技術、スタンパーの為のメッキ技術、ディス

しかし、最後に、製品化の直前で、Hollywood が画

ク量産のインジェクション技術、反射膜のスパッタ

質のあまりのよさに驚き、コピープロテクションが要求

リング技術、コンテンツ圧縮のエンコーダーの製作、に加わり、Hollywood に CPTWG（Copy Protection

オーサリング機械の設計製作などを進めた。

Technology Working Group）が発足し、週 2 回木曜、

当時、圧縮は MPEG-2 の規格が出来たばかりで、

金曜で、Hollywood で会議が開かれるようになった。

圧縮のエンコーダは C-Cube のマイクロプロセッサー

米国人は週末は家族サービスで落ち着かないので、大を並列にした 1/2 倍速のものがあったが、東芝では体、金曜日の午後は短くなる傾向にあった。これは日ECL（Emitter Coupled Logic）を用いたディスクリー

本のメーカとしては青天の霹靂で、ともかく、市場導ト素子によるリアルタイムエンコーダを開発して、映入の為に、プレーヤの準備を進めており、ここで遅れ

画 を 実 時 間 で 圧 縮 で き る よ う に し、Warner Home

ると、かなりのダメージになるため、必死の交渉とVideo に供給した。実時間のエンコーダの効果は非常なった。詳細は 3.6 で述べる。

に大きく、エンコードしながら画質をチェックして、このコピープロテクションには松下電器の提案によ

直ちにフィードバックできるため、エンコードの能率

る Cryptmeria Cipher（C2 暗号と略称）が用いられが飛躍的に上がった。これを用いて、音声との同期、ている。これは 40 ビットの鍵で、総当りアタックで

多国語字幕の発生と同期などのオーサリングに必要な

簡単に破られる程度の強さである。しかし、暗号化し技術を開発して、図 3.9 に示すようなオーサリングシてあれば、勝手にコピーしてばら撒くことは刑事罰

ステムを完成して、Warner Home Video に供給した。

の対象になるので、立派に機能している。Hollywood

このように、必要な技術を全部自前で開発したたもさほどの強さは望まず、適当にコピーできるぐらい

め、技術的には他社に 2～3 年先行したことになった。

が普及すると考えていたので、あまり問題化してい  ない。暗号の採用を議論した CPTWG には、一山当

3.4 DVD Advisory Group 形成てようという、頭のよさそうな暗号屋が集まりこれに対抗するにはライセンスを無料にする以外にないと考え、関係者を説得し無料とした。

DVD の仕様は Hollywood の要求を聞くことから始まった。それまでの CD などの規格の決定は Sony/
Philips が、VHS/βなど の VTR は JVC、Sony など が現行の技術水準から、録画時間、画質などのトレード
オフにより、ハードウエアー側の作りやすい規格という立場から決めていた。

3.5 フォーマットの作成
DVD の規格化は、3 つのレイヤーがある。
① 物 理規格

一方、DVD は仕様を作る為に、Hollywood Studio

トラックピッチ、など

側が DVD Advisory Group を作り、要望を出して、② 論 理規格

その要望に沿って、DVD 規格が作られたという点で、規格

Software Driven ともいえる規格である。
その要望は以下のようなものだった。

ディスクに記録される最短ピット長、記録されたピットが表現するビットの③ ア プリケーション規格

論理規格に基づくビット

によるディジタル信号のアプリケーションの規格（1）演 奏時間 92 分以上（劇場映画の 90% 以上が一枚3.5.1に収録できる）（2）マルチ言語 音声言語は 4ヶ国語（英、独、仏、ス

16

物理規格

物理規格は読み出しシステムに基づいて、そのシスパニッシュ）

テムが読み出し可能なディスクの仕様を決めている。

（3）字幕は 25ヶ国語

読み出しのスポットサイズ関してはレーザの波長と対（4）クローズドキャプション機能を入れる

物レンズの NA（Numerical Aperture：開口数）が（5）Video の圧縮は MPEG-2

決まっており、その結果、読み出しスポットの大きさ（6）音声の圧縮は Dolby、DTS はオプションは決定される。このスポットが、すべての規格のもと（7）リージョンコードの導入であり、それに適合した物理的なディスクの寸法、直国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

径、厚み、貼り合わせの層の厚みなどと、トラック

Word として定義する。もし、もともとの信号に無音

ピッチ、記録ピットの長さ幅などの物理寸法が規定さ状態が続くと 0 だけが並んでディスク上には、何も記れる。DVD の記録ピットの大きさなどすべては読み録されないなどという不都合を防ぐため、もともと出しシステムが読み出せるように規定されている。読の信号をある長さのビット列を Word として規定し、

み出しシステムが規格のベースである。読出し用のWord に対して、記録信号を定義する。これを変調とレーザのスポットサイズの約半分の大きさまでのピッ読んでいるが、記録される信号の Word は必ず 1 を挿

トは読み出せるので、ピットの大きさの限界はスポッ

入して、ゼロが続く状態を回避している。これが変調

トサイズの半分ということになる。このピットの規格であるが、CD では 8-14 変換という変調方式（EFM）

からディスクに記録される総ビット数が決まる。

が用いられていた。DVD では、最終的には、8 ビットを、

DVD のトラックピッチとピットピッチは総容量を16 ビットに変換する 8-16 変調が用いられている。

一定とした場合反比例の関係にある。トラックピッ

これに対して、筆者は 8 ビットを 15 ビットに変換

チを広げると、トラック間のクロストークは減少し、することで、同様の信号が得られることを示し、効率

ピットピッチを広げると、ピット間のクロストークがだけでなく、諸特性で上回ることを示したので、絶対減少する。このため、トラックピッチとピットピッチに採用されると思っていた。しかし、このシステム

を記録密度一定の条件のもとに、この両者を掛けた値を判断する IBM の技術者が、ともかく Philips に何を一定にして変化させ、トラック間のクロストークとらかの規格を担当させたいという政治的な配慮から、ピット間のクロストークが最適になる点を計算で求め

DC 成分の含有量に目を付けて、8-16 変調では、8-15て DVD で採用した。後ほど、実際に製造している現変調より DC 成分が少ないと言い出して、8-16 変調を場から DVD のトラックピッチと、ピットピッチは不恣意的に選択して、8-16 変調に決まってしまった。

思議だ、いろいろ、容量一定の条件のもとに、製造でそ の 前、 筆 者 は Encode の 方 式 を 少 し 変 更 し て、パラメータをいじっても、現行のパラメータが一番良

8-15 変調でも DC 成分が 8-16 変調よりも DC 成分をいパフォーマンスを示すと言われたことがあり、して減らすことが可能な方式を見出していた。もともとやったりと思ったことがある。この時は、コンピュー

8-15 変調のほうが、効率もよく DC 成分も問題になら

ターシミュレーションで出した最適値がまさに最適値ないくらいに抑えられていたので大丈夫と判断していであったことになる。

たため、そのまま、比較する話になり、結局、判断す

一方、物理規格の中には変調方式が含まれている。

る IBM の技術者は、Philips の技術を採用するのが目変調方式はもともとのビットをひとまとめにして、的で、どうでもよい DC 成分に目を付けて、8-16 変調

筆者の提案した 8-15 変調方式
筆者は 8-16 変調方式より効率がよく、性能的にも有利な 8-15 変調方式を考案して提案した。必ず採用されると信じて、変調方式の性能の判断のパラメータを検討して、すべてにおいて、8-15 変調が勝つと思っていたが、実際は変調方式の性能パラメータに DC 成分の含有という項目があり、これが少し劣っていた
ため、Philips 方式の採用になった。DC 成分は変調した信号に DC 分が存在すると、読み出しの時に、信号の平均値がふらついて、エラーが出やすいというものであるが、実際は、読み出しの時に、DC 信号を抑圧すればよいので問題はない。筆者はさらに、変調方式を工夫して、DC 信号を 8-16 変調より減らす方式を考案したが、8-15 変調が当然採用されるものと、信じていたため、さらなる改良を提案しなかった。
ところが、どちらを採用するかの段階で、8-16 の方がわずかに DC 成分が少ないという理由で、政治的に
8-16 が採用されてしまった。勝負は一瞬の油断が負けを招くが、このときは勝つ手段を用意していたにもかかわらず、負けてしまったのは誠に残念である。判定をする人間が、何とか Philips のメンツを立てようと思っていたことを考慮すれば、絶対にスキのない提案にすべきであったが、まさに一瞬の油断が負けを招いてしまった。ただ、Philips は、ヨーロッパでは強大な政治力を持っており、愉入禁止になっていた製品が Philips が輸出するようになると、輸入が認められるなど、法律まで変える政治力を持っている。ヨー
ロッパにおける DVD 普及には独占禁止法に触れるという心配があり、米国では司法省に説明を行ったが、ヨーロッパでは Philips のおかげで、このような政治的問題は全く起きなかった。

DVD 技術の系統化調査

17

が良いと判断し、筆者の考案した方式は採用にならなた。また MPEG-2 などの信号圧縮は、時間的に重複かった。

した信号を、メモリーに置き換えて、重複を減らすこ

米国人は Unfair と言われることを極端に嫌うが、実際にやることは Unfair な場合もある。この辺は国とにより初めて可能になったのであり、メモリーの存
在は、真に信号処理に革命をもたらした。

際的な規格化の場合は忘れてはならないことである。
日本語の談合は英語になっているが、実際の交渉で

3.5.3

アプリケーション規格

は、さまざまの局面で、Fair であることばかりが利アプリケーションの規格はディジタル信号として記口な対応でないことを日本人は心得ておくべきであ録される原信号を規定したもので、例えば、映画の記る。個人的には特許料収入が数千万円吹っ飛んでし録とかデータの記録とか内容に関する規格である。通まったことになるが、それ以上に、自分の技術が入ら

常、アプリケーション規格がユーザから見て利用可能なかったことで悔いの残る結果であった。

な記録信号（映像、音楽など）を表しており、普通の商品企画はアプリケーション規格に基づいて規定される。

3.5.2

18

論理規格

DVD のビデオ信号は画像が 1stream であるが、そ論理規格は記録する信号を 8 ビットで 1Word としれに付随する音声信号は英語、仏語、独語、スペインて、その信号の論理的な意味を規定する。1Word は語などの中から 3 か国語の信号が入っている。日本でDA 変換の時のサンプリング点の信号の大きさを表現

は日本語のアフレコもあるが、字幕による音声信号しており、Video 信号は 8 ビット変換である。CD 音表示もある。字幕も、画面にオーバーレイして、字の声は 16 ビットであるから、音声の方が信号を細密にフォントも工夫したものもあるし、キャラクタージェ

Encode/Decode して量子化ノイズを減らしている。

ネレータによるアルファベット表記もある。これによ

これは人間の感覚に基づいて決められた規格で、画像

り、市場に対応して、数か国から数十か国まで、音声は 8 ビットで十分で、ノイズも気にならないが、音声の記録は可能であり、世界市場が同一ディスクで対応

は 16 ビットでも不満な人がいるが、量子化ノイズが可能となる。

人間の感性では、16 ビットでぎりぎりということでこのような要求は、ハリウッドスタジオの要求である。最近は、オーディオ愛好家の間では、24 ビッ

作 ら れ た 仕 様 で あ る。Hollywood は DVD の 始 ま りト、96 kHz サンプルが好まれるようになった。

の 時 に、DVD に 対 す る Wish List を 作 成 し、 こ のアナログ時代はレーザディスクを例にとれば、ト

中 に 上 記 要 求 が 盛 り 込 ま れ た。Player に 対 し て は

ラックピッチ、最小のピット長さなどの、限界数値がRegion Code と言われた Player の再生地域を規定す

初めから決まっており、それに基づいて、記録信号もる Code が割り振られた。Region の合わないディス

決まるため、自由度は少ない。

クは再生できないようになっている。ただ、このよ

ディジタル信号記録では、MPEG-2 圧縮方式の採用

うな不自然な制限は逆に、これを破って何でも再生により、信号量の圧縮が行われているため、自由度ができる Region Free の Player の市場価値を高め、宣増 し て い る。MPEG-2 圧 縮 に は、Constant Bit Rate

伝文句でこれは Region Free Player であるなどとす（CBR）と、Variable Bit Rate（VBR）の方式がある。

るメーカも現れて、有名無実になりつつある。当初、放送の場合は、ビットレートは常に一定にしなければWarner の 主 張 を 入 れ て DVD-Forum の 議 長 国 と しならないので、CBR であるが、DVD の場合は、コンて、Samsung などに視察に行ったこともあるが、結テンツに応じて、信号レートを変化させる VBR であ局は中国や東南アジアでは Region Free が横行して、る。再生では、VBR は、メモリーに信号を一旦格納

今ではほとんど実効はなくなっている。

して、Decode の後で、Video 信号として再構成して、この 3 つのレイヤーのうち、ディスクタイトルを作

実時間で表示する。ディジタル信号処理とアナログ信る側からは、アプリケーション規格だけが記録される号処理との、根本的違いは、ディジタル信号処理には、コンテンツに直接関連している。コンテンツの長さ、メモリーがあることである。アナログの場合、放送を

総ビット数などは実際の MPEG-2 エンコーダーによ

受信する場合と同じく受信した信号は、復調して、そり得られた結果をもとに調整される。通常、画像ののまま利用する以外にないが、メモリーがあれば時間複雑さを Activity と称しているが、これはある程度的な制約条件はなくなり、例えば、ディスク上の信号

エンコードしてみないとわからないため、2 パスエンを合成するといった処理も可能である。メモリーはコーディングが行われる。しかし、全部の画像を 2 パ

時間の制約を取り払い、再生環境を飛躍的に向上させスで行うのは負担が大きいので、最初のパスでは、画

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. JuneDVD ――――― ROM（Read Only Disc） Pre-recorded Read only Disc
― ―― R（Recordable Disc） Write Once Disc		― ―― RW （Read Write Disc） Pre Groove Read Write Disc		― ―― RAM		

Random Access Read Write Disc

像の中の数か所の部分を抽出してエンコードして、そ化膜の応答は異なり、小さな読み出し信号では、記録の結果から、全体をエンコードした時にどのぐらい信号は影響を受けない。これに対し、強い光ビームでのビット数になるかを推定して、2 回目に完璧なエン

記録した場合は、いったん記録膜が溶けて、急冷する

コードを行う。一般には、画質とビット数はトレード

ことにより、アモルファス膜が形成される。アモル

オフの関係にあり、ビット数が大きすぎてしまう場合

ファス膜は反射率が最も低い一方、中間のレベルの光は原画像を前処理して、少し、ぼかすなどの処理を行

はアニーリング効果があり、膜は再結晶化するので反い、最終的なビット数を調整している。

射率は上がる。このため、強い光で記録し、中間の強さの光で消去し、小さなパワーの光で読み出すという

3.5.4

記録型 DVDDVD Disc の種類は、上記の通りである。

3 段階のパワーコントロールを行っている。
RAM はセクター構造を持ち、セクターごとの書き

ROM ディスクの製造の場合は、高い精度の記録機換えが可能であり、記録信号の編集ができるが、ほとの使用が可能であるが、記録可能ディスクでは、普通

んどの人は R で十分であり、一度記録したらそのまの居住環境で大量生産の安価な民生用記録機で書き込

ま保存になることが多い。これでディスクの枚数がどまれるので、記録前のディスクには、案内溝が作られ、んどん増えるので、市場としては大きくなる。実際

同期信号も記録されている。これらの信号は ROMにディスクの売り場を観察したが、ほとんど R ディ

ディスクを作るのと同じ工程で精度の高い案内溝など

スクであり、RW は少ないが一定数は売られているもが記録される。案内溝には、wobble（溝を少し左右のの、RAM はほとんど売られていない。半導体のフにゆらす）信号が記録され、この信号は極めて高い精ラッシュメモリーでも、書き換えられることはほとん

度の発振機により記録される。この wobble 信号に、

ど無く、一度記録したら、そのまま貯蔵されることが記録信号のクロックを同期させて、一般家庭での記録多い。メーカとしては市場が大きくなるのでありがでも、記録信号のふらつきが無いようにしている。こたいが、消費者の行動は、メーカの技術者の予測とはれにより、記録可能ディスクが一般家庭でも使用可能

違っている。

となっている。

これらの信号記録時に、誤り訂正信号が付加され記 録 可 能 デ ィ ス ク は 3 種 類 あ る。R デ ィ ス ク はる。 誤 り 訂 正 信 号 は、Reed Solomon Product CodeWrite Once（一度だけ記録でき変更できない）で、（リードソロモン積符号）と言われる信号で、信号をRW ディスクは Read Write Disc（何度でも記録再生

ブロック化して四角のブロックを作り、これに対しが可能であるが、構造は R ディスクと同じ）である。

て、縦と横方向に誤り訂正信号を付加して、強力な誤一方、RAM ディスクは Random Access Read Write

り訂正能力を生み出している。この特徴は誤り訂正をDisc（何度でも記録再生が可能なディスク）である。

縦方向と横方向で繰り返すことにより、回数を増やせ

R のディスクでは記録膜は染料で、一度記録するとば訂正能力が増し、より正確な結果が得られることに変更不能である。R のディスクは変更不能と言うとこある。それでも訂正できない場合は、正しい信号の間ろに価値があり、大切な記録の保存用に用いられる。

の誤った信号を検出し、補間する、誤り補正と言う方

国会などで、記録文書の書き換えなどが問題化してい式が用いられている。この場合は、必ずしも正しい信るが、R ディスクであれば、書き換えられないので証号とは言えないが、実際に補間まで行くのは、極めて拠性も担保され、記録として有効である。一般でも、まれでほとんど起こらない。また、補間の場合を人間一度記録してそのまま保存して、書き換えはほとんどが検出できるほどの欠陥にはならない。通常、DVD

行われないので、ディスクの需要としては R ディスを再生している時にエラーが出ることはほとんど無

クがほとんどである。

く、再生は極めて安定している。

RW と RAM の記録膜は相変化膜であり、書き込みにより反射率が変化する。記録信号レベルにより相変

DVD 技術の系統化調査

19

3.6 コピープロテクションなった松下電器の杉原氏を顕彰して、筆者が見つけた言葉であるが、松下電器のこの暗号提案は CPTWG
で現地法人の米国人が説明した。この前の段階で、松DVD の 規 格 が ほ ぼ ま と ま っ た 段 階 で、 突 然、下からこの説明を受けた時に、筆者は CPTWG での

Hollywood のスタジオが DVD の画質が予想以上に良頭のよさそうな暗号屋の様子から、技術論では到底いことに驚き、VHS で用いられていたマクロビジョ

敵わないと見極め、ライセンス料を無料にすることンのコピープロテクションでは駄目だと言い出した。

を決断し、東芝と松下の DVD 関係者を説き伏せて、

マクロビジョンは VHS などの記録の際に、色同期の

CPTWG で提案してもらうことにした。

信号を劣化させて、2 度コピーすると画質が落ちると

CPTWG では、この提案の説明の後の質疑応答でいうもので、もともと VHS では画質が劣化するので、“それでライセンスはどうするのかね”と言う質問が問題ないとされていた。

あった。そこで、松下の現地法人の米国人がライセン

しかし、DVD ではディジタルデータであり、違法コ

ス料は“Essentially free”と答えて、会場がシーン

ピーが行われても画質は全く劣化しない。このため、本となった。暗号屋はこれで儲けようにも、只には勝て

格的に暗号化によるコピープロテクションを要求するようないため、誰も黙ってしまった。このとき筆者は心のになり、これを議論 する会議として、CPTWG（Copy

中でしてやったりと思って、飛び上がるぐらいうれしProtection Technology Working Group）が設定され、かったのを覚えている。

Warner、Disney、Fox、Paramount、Universal、

この暗号の鍵は 40 ビットですぐに破られたが、暗Columbia Tri-star（Sony Pictures）に加えて、アメリ号化してあるものを破って、平文で世の中にばら撒く

カの暗号の専門会社、日本の電気会社などが集まり議のは犯罪となることから、十分に機能しており、こっ論が行われた。

そりコピーされるぐらいが普及にはちょうど良いと映

元々、米国の大統領は弁護士出身で、米国では、同画会社も納得して、DVD の成功の一因となっている。

業者が集まって議論するときは弁護士が必ず同席しなライセンス料は、最初の一時金だけ 100 万円としければならないという、極めて効率の悪い仕組みが出て、不正を行うような会社が入ってこないようにし来ており、この弁護士は問題を解決すると自分の仕事て、ディスク一枚に対する課金はゼロになっている。

がなくなるため、常に問題を発見することに集中し、5 年ごとに更新と言う規則であるが、ライセンスを取問題を解決する気は全くないため、議論は延々と続らないとものがつくれないので、500 社ほどライセンくのが常である。米国では、弁護士は州ごとの試験でスを受ける会社があり、鍵の配布などの運営会社の費資格が取れ、日本と違って国家試験ではないので、か用は十分にまかなわれている。

なりハードルは低いと思われる。米国の社会はこの弁

CPTWG は 1995 年の夏に、水、木、金の 3 日間開護士のために相当効率が落ちているが、日本から見れかれたが、最初の議論は休みなしで毎週行われた。筆ば、それで助かっている面もあると思われる。

者は出席前に、日本で日本の会社を集めて月曜日に会

大統領は大抵、弁護士であり、弁護士に有利に社会議を行い、火曜日に米国に出発し、火曜日に米国に着の仕組みが出来ている。この CPTWG で、コピープ

いて、水曜、木曜、金曜と CPTWG に出席し、土曜

ロテクションのために、コンテンツを暗号化すること日に米国を出発して、日曜日に日本に着き、月曜に日が決定された。この暗号化システムの提案が、参加者本で会議というスケジュールで、6 週連続米国と日本からなされたが、非常に頭のよさそうな暗号屋というの間を往復した。日本のメーカの技術者が 10 人ほど

より数学屋が集まってきて、自分の暗号がいかにすば行動を共にしたが、2 人が入院、あとは途中で降りて、らしいかについて得意満面で提案した。

最後まで通しで参加したのは筆者だけであった。さす

ここにおいて、松下電器から現在 DVD で使われてがに、その時は顔色が土気色であるといわれた。

いる C2 暗号の提案があった。この暗号は鍵が当時米国政府の規制で 40 ビットまでしか認められなかった
為に、全く弱い暗号で、総当りアタックで簡単に破られるぐらいの強さであった。この C2 は Cryptomeria

20

3.7 DVD 規格の標準化

（4）
（5）

Cipher の略であるが、Cryptomeria はラテン語で、暗当 初、1994 年 に 発 表 され た Sony/Phillips に よる

号と言う意味と、杉と言う意味がある。これは、DVD

MMCD（Multi-Media CD） 方 式 と 1995 年 1 月 に 発の成功のために、非常な努力を重ねて、過労でなく表された東芝、松下電器を中心とする 8 社による SD

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

（Super Density Disc）方式の 2 方式が 存在した。しかし、ユーザから強い要望があったことから、フォー
マットを統一することになり、SD 陣営 8 社と MMCD
陣 営 2 社 の 合 計 10 社 に よ る DVD Consortium が 結
成 さ れ た。10 社 の メ ン バ ー は 日 立 製 作 所、 松 下 電器産業、三菱電機、Phillips、パイオニア、ソニー、
Thomson、Warner Home Video、東芝、日本ビクターの各社から構成された。
1995 年 12 月に、10 社による共同提案として DVD
統一規格が発表された。
図 3.10 は 9 社を代表して発表の挨拶を行う西室泰三専務（東芝）、図 3.11 は記者発表に出席した 9 社の図 3.12

右端：長谷亙二さん

その左：矢嶋利勇さん

左端：筆者

代 表 で あ る。 左 か ら Warner Home Video、Philips
GMBH、ソニー、松下電器、三洋電機、パイオニア、

前にも少し触れたが、DVD の立上げでは東芝の矢Thomson、日立製作所の各代表。
以 後 フ ォ ー マ ット作成が精力的に進められ た 結

嶋利勇部長（当時）が企業間及び米国との交渉、長谷果、1996 年 8 月 に は DVD-ROM 及 び DVD-Video の

亙二部長（当時）が社内の調整と予算を仕切ってくれ

フォーマットが完成された。また、1997 年 4 月にはたので、筆者は技術のとりまとめに専念できた。3 人

DVD-RAM 及び DVD-R のフォーマットがほぼ出来上ががそれぞれの特徴ある持ち味を生かして、うまくまとり、ディスクのラウンドロビンテストの準備に入った。

めることができたといえよう。

このフォーマット作成と並行して各社の商品化も進交渉の立役者の矢嶋さんは表に出ることを極端に嫌み、1997 年 4 月末には 10 社から DVD-Video プレー

い、Fixer に徹していた。一方、長谷さんは社内の調ヤが発売され、タイトルソフトも 100 種を超えるまで整役とワーナーとの間で、予算を決めたりする時に活になった。

躍した。1993 年当時、筆者はまだ、社内の人材には詳しくなかったので、筆者の元上司で家電研所長の田尻昶夫さんにアメリカ人との交渉は誰がいいかと聞いたところ、「それは矢嶋だな」と言われたので、矢嶋さんに三顧の礼で頼みに行って、やっと引っ張り出しに成功した。
実は東芝社内での矢嶋さんの評判はよくなく、誰も恐れて近づかないという状況だったが、筆者は何も知らないまま、ともかく、田尻さんの推薦を信じて矢嶋さんに賭けたところがあった。矢嶋さんは非常に怒

図 3.10 12 月 8 日の記者発表会で出席した 9 社を代表
（6）
して挨拶する東芝の西室泰三専務（当時）

りっぽく、周りが皆恐れて近づかないため、逆に情報不足になり、さらに怒る悪循環状態だった。筆者はそれを察して、悪い情報は最初に入れるようにした結果、筆者との関係は非常によく、最後まで、パートナー
として、ともに協力して DVD の交渉に当たれた。
矢嶋さんとは、一回だけもめたことがある。DVDの コ ピ ー プ ロ テ ク シ ョ ン の 議 論 を す る CPTWG（Copy Protection Technology Working Group） が、
米国で開かれ、DVD のコピープロテクションに用いている CSS（Content Scramble System）の暗号を松下電器の方式を採用するときだった。会議には暗号の

図 3.11

記者発表会に出席した 9 社の代表

（6）

専門家で頭のよさそうなエンジニアが沢山参加しており、話が纏まりそうになく、松下電器が提案する方式

DVD 技術の系統化調査

21

は技術的にはとても勝てそうになかった。そこで、ラ

文

イセンスを無料にすることを矢嶋さんに提案し、「松（1）山田尚志：DVD ―技術と業界ニーズの結合に

献

下電器の了承を取ってください」と言った時、「松下よる成功―、電子情報通信学会誌、Vol.87, No.1,

が非常に良いものだと言っているのに、ただにするな

pp.10-15（2004）

んてできるか」と言って、真っ赤になって怒る最中、（2）土井利忠、伊賀章：ディジタル・オーディオ－基「ともかくただにしないと纏まりません。後は松下と礎理論と最新技術、ラジオ社、1982 年 4 月

交渉してください」と下駄を預け、矢嶋さんを部屋に（3）桜井優、新村一治、Mikhail Tsinberg：DVD エ
ンコーダシステム、東芝レビュー、Vol.51, No.10,

残して退室した。
この後、松下電器が無償にすることを了承し、米国人担当者が、CPTWG でシステムの説明をし、最後にpp.23-26, 1996 年 10 月号（4）三 菱 総 合 研 究 所： 標 準 化 活 動 の 事 例、 総 務 省「それでライセンス料はどうするのだ？」と質問があHome page より､

ると、松下電器が、「実質的に無料」と答え、会場がht t p : //w w w. s o u mu . g o . jp/m a i n _ c o nt e nt /一瞬シーンとなった。どんなにいいシステムでも、た000046854.pdf（2019 年 2 月 7 日現在）

だには勝てないということで、筆者は、
「やった！
！
！」
と心の中で、万歳を叫んだ。

（5）菅谷寿鴻：S2-5 DVD の現状と高精細 DVD への展望、1997 年映像情報メディア学会年次大会、
pp.418-421、1997-7（6）写真提供：株式会社東芝

22

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

4｜DVD フォーマット
4.1 概 要1997 年に DVD Consortium の組織改編が行われ、80 社を超える企業が参加する DVD Forum として、
DVD 規格の普及と新しい技術を採用した規格策定作

DVD では CD の 6 倍の 4.7 GB の高容量が達成され業が始まった。DVD Forum は 200 を越える会社が加ている。この容量はハリウッドの映画会社との議論を盟しており、会社の存在地も世界中にまたがってい

経て決まったものであり、劇場映画の 90% 以上が 1る。そのフォーマット作成 WG（Working Group）のつのディスクに入ることから 135 分の録画時間が決関係を図 4.2 に示す。

定された。音声は 5.1 チャネルの AC-3 の圧縮音声を

基本的には物理規格とファイル規格、アプリケー

3 言語入れることから 384 kbps × 3 で約 1 Mbps がション規格をマトリックス状に定義して、ファイルと必要とされた。ビデオは MPEG-2 の圧縮ストリーム

アプリは共通化して全体の統一を図っている。物理で 3.5 Mbps が画質から決まり、字幕などを加え 4.7

規格としては ROM、RAM、R/RW があり、アプリ

Mbps のストリームを 135 分記録することから容量ケーション規格としては DVD-Video、DVD-Audio、が定められた。DVD の標準ビットレートと容量を図

DVD-Video Recording、Video Streamer 規格がある。
これら決定された主要規格を表 4.1 に示す。

4.1 に示す。
DVD の 基 本 ス ペ ッ ク は 1995 年 12 月 に 10 社 に

表 4.1

よって構成された DVD Consortium によって制定された。その後、当時の通産省から日本の国際貢献の一環として国際標準化への強い働きかけがあり、また、DVD 普及にも役立つとの判断があって、国際標準化が推進されてきた。

年

主要 DVD 規格の発行状況

月

規

格

1996年 8月

DVD-ROM（1 層：4.7 GB 2 層：8.5 GB）
DVD-Video 規格

1999年 9月

DVD-RAM（4.7 GB）
DVD-Video Recording 規格

1999年11月 DVD-RW（4.7 GB）
2000年 5月 DVD-R（4.7 GB）

DVD の 国 際 標 準 化 は DVD Consortium と DVD
Forum の規格（英文）をベースに、ECMA 規格 * とJIS を同時に開発し、JIS 化の目処が付いたところでECMA 規格のテキス卜を用いて日本からファースト
図 4.1

図 4.2

DVD の標準ビットレートと容量（1）DVD のフォーマットと DVD Forum の構成（1）

トラック手続きを用いて、国際規格 ** 提案（DIS 提案）を行う方法がとられた。

*― ECMA 規格：Ecma-lnternational の規格。欧州の情報・通信関係の標準化団体で、以前の欧州計算機協会**―国際規格：ISO/IEC 規格で、JTC 1/SC 23 が担当

DVD 技術の系統化調査

23

表 4.2

第 1 世代の DVD 規格（2）表 4.2 に第 1 世代の DVD フォーラム規格、ECMA
規格、JIS、ISO/IEC 規格の対応関係を示す。

際標準化を担当）がエディタとして直接担当することで、ECMA 規格化はスムーズに展開できた。

ECMA では TC31 が DVD などの光ディスクの規 格

一方 JIS 化は光産業技術振興協会の光ディスク標準化を担当した。ECMA の事務局長を 30 年間も務めた

化委員会が原案作成を担当し、JISC（日本工業標準

経験のある Dara Hekimi 氏（東芝コンサルタン卜で、90

調査会）がファーストトラック手続きを用いて、国際

mm/1.3 GB 相変化光ディスク（ISO/IEC 14760 ）の国

規格の提案を行った。

DVD 規格と特許問題（2）DVD-ROM および第一世代 DVD-RAM の JIS 化と国際規格提案では、DVD Consortium の 10 社から特許声明書を出してもらうことで、特許問題はクリアできた。
ところが、1999 年に DVD 特許のライセンス団体 6C ライセンス * と 3C ライセンス ** がライセンス開始を発表したことで、第一世代 DVD-R では特許声明書を出すのを渋る会社が出てきた。
「DVD Forum が設立され、従来の DVD Consortium はすでになくなっている。フォーラムの規格は 10 社だけのものではない。
それぞれの特許ライセンス会社がライセンスを開始している。」というのがその理由であった。l 年がかり
で特許声明書を揃え、200l 年には何とか第一世代の DVD-R を国際規格として成立させることができたが、今後の国際標準化の難しさを暗示するものでもあった。
*― D
 VD6C（東芝、日立製作所、松下電器、三菱電機、日本ビクター、タイムワーナー6 社、現在 9 社）
1998 年設立（1999 年ライセンス開始）**― DVD3C（ソニー、フィリップス、パイオニア 3 社、現在 4 社）
1998 年設立

DVD 規格と特許問題―第 2 ラウンド（2）第二世代の DVD-RAM（容量： 4.7 GB/SL）については 2001 年に ECMA 規格（ECMA-3 30）とこれを翻訳した JIS 原案が作成された。2002 年に JIS 原案をベースに ECMA 規格が改訂（2nd Ed.）され、日本から DIS 提案する準備は整 った。ところが、経済産業省から JIS 承認のためには各社の特許声明書に加えエビデンスとなる特許リストが必要など、第一世代に比べはるかに厳しい条件がつけられ、JIS から国際規格への道は事実上閉ざされてしまった。この時期は省庁再編成によるミッションの変更や 2002 年に起きた JPEG の特許問題（いわゆるホールドアップ事件）があり、これらが影響したものと見られる。状況打開のため、経済産業省・光産業技術振興協会・光ディスク標準化委員会の 3 者で、DVD の国際標準化に関する話し合いを行い、日本からファーストトラック手続きで DIS 提案することは断念し、代わりに ECMAから DIS 提案を行うという結論となった。

24

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June2002 年 12 月の ECMA 総会で第 2 世代 DVD-RAMとして制定された。これ以降、DVD-R、DVD-RW、の ECMA 規格化と DIS 提案が承認された。翌 2003

DVD-R DL、DVD-RW DL と国際規格と JIS が制定

年 に は ECMA か ら DIS 提 案 さ れ 2004 年 に ISO/されてきたが、いずれも DVD RAM と同じ手順が踏IEC 17594 として制定された。JIS については この制襲されている。

定を受け東芝 DVD ライセンス（株）（6C ライセンス）と日本フィリップス（株）（4C ライセンス）から特許声

表 4.3 に第 2 世代の記録型 DVD の規格と対応関係を示す。

明書を提出してもらうことで、2005 年、JIS X 6246
表 4.3

第 2 世代の記録型 DVD 規格（3）

エラー訂正方式等を規定する物理レイヤがあり、その上に4.2 DVD-Video の規格

ファイルレイヤ、さらにアプリケーションがある。

DVD は劇場レベルの映画を家庭でも手軽に再現でされているが、記録再生用と再生専用では若干異なっ

きる映像メディアを第一の目標にしたので、DVD-ている。ファイルレイヤでは UDF と CD-ROM 互換

Video の 規 格 が 最 初 に つ く ら れ た。 そ の 後、 映 像、のための ISO 9660 が採用されている。

（3）

物理レイヤでは基本の信号記録フォーマットは統一

オーディオ、コンピュータを融合したマルチメディア

UDF ブリッジは UDF の再生部分を中心として取り出したサブセットと ISO 9660 が併記されている。

時代の記録再生メディアへと進展していった。

こ の よ う な フ ァ イ ル 構 造 を も つ た め、DVD-Video
4.2.1

システム構成ディスクは DVD-Video プレーヤだけでなく、DVDROM ドライブでも再生可能になっている。

表 4.4 に DVD フォーマットの構成を示す。
DVD のシステム構成はディスクの構造、変調方式、
表 4.4

階 層
アプリケーション
論理レイヤ
物理レイヤ

DVD フォーマットの構成

DVD-Video DVD-Audio DVD-ROM DVD-R
DVD-RAM
映像/音声
音声
データ データ
データ
UDFブリッジ
UDF（UDF 、ISO-9660）
セレクタフォーマット、ECC、変調方式
ディスク仕様（再生専用）
専用カートリッジ

UDF：Universal Disc File System
ECC：Error Correction Code

DVD 技術の系統化調査

25

4.2.2

物理レイヤ

DVD Disc の outline を図 4.3 に示す。二つの Substrates
があり、その中の一つは 透明である。Center hole とClamping area でセンタリングとクランピングが行われ（4）る。ディスクの厚さは図 4.4 のように定められている。

また、2 層ディスクの一例が図 4.5 のように規定され
ている。

図 4.3

図 4.4

図 4.5

2 層 Disc の一例（4）再生専用 DVD には図 4.6 に示すように 4 種類の構造がある。片面 1 層ディスクが DVD の基本構造であDisc の厚さ（4）図 4.6

再生用 DVD の構造（5）り合わせる各々のディスクにピット面を設けたものであり、ディスクの容量は 9.4 GB が可能になる。

る。0.6 mm 厚のディスクにピットを形成し、アルミ

片面 2 層ディスクは図 4.5 のように、貼り合わせの反射膜を蒸着、これに同じ厚さのディスクを貼り合る 2 枚のディスクの各々にピットを形成し、1 層目のわせたものである。ディスクに対し、照射レーザ光はピット面には半透明膜を他のピット面は通常のアルミ

直角に入る必要があるが、ディスクが傾くと正確な信の蒸着をする。これにより、片側から 2 つのピット号の再生に影響を与える。この影響はディスクの厚さを読むことができる。この構造では第 1 層と第 2 層のが厚いほど、またレーザ光の波長が短くなるほど大きピット面の距離を数十 μm に保つ必要があり、ディス

くなる。記録容量は 4.7 GB であり、LD 以上の画質のク製造が難しく、片面 1 層方式に比べ価格が高くなる。

映画を 2 時間以上記録できる。両面 1 層ディスクは貼26

Disc outline（4）国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

トラックピッチは 0.74 μm、最小のピット長は 0.4

μm で、CD のほぼ半分である。これを読取るために

コード 4 バイトが置かれる。図 4.8 にエラー訂正のたはより小さいビームスポットが要求されるが、これにめのデータ構成を示す。エラー訂正コードは 16 セク

対してレーザの波長を 650 nm と短波長化し、対物レタのデータに対して付加される。16 個のセクタを縦ンズの NA を 0.6 と大きくしている。

に並べ、セクタを縦断する縦の 192 バイトに対して外ディスクの回転方式は CLV（Constant Linear Velocity）
方式で、回転線速度一定で 3.47m である。
ディジタル変調方式は 8-16 方式を採用している。
これは 8 ビットのデータを 16 ビットのデータに変換

パリティ（PO）訂正コードを 16 個生成する。同様に、
横列 1 列の 172 バイトに対して内パリティ（PI）訂正
コード 10 バイトを生成する。訂正コードはどちらもリードソロモンコードである。

して記録効率を上げるものである。記録しようとする

本 訂 正 方 式 は リ ー ド ソ ロ モ ン プ ロ ダ ク ト コ ード

データは 2k バイト単位に分ける。これをデータセク（RS-PC）と称する。訂正能力は CD よりはるかに強タと称する。図 4.7 はデータセクタのレイアウトである。

力である。エラー訂正コードが付加されたデータをデータの先頭が 4 バイトの ID コードで、そのエ12 行毎に区切り、各々の区切りの最後に PO 訂正コー

ラー訂正用のコード 2 バイトが後に置かれる。訂正

ドのうちの 1 ラインを順次付け加え、新たに 1 セクタ

コードはリードソロモンコードである。

のデータとする。これに図 4.9 のような 91 バイトの6 バイトのリザーブ信号の後、2048 バイトのデータが配置される。最後にデータのエラー検出用の CRC

図 4.7

データセレクタ レイアウト

図 4.9

データ毎に同期信号を加え、データ部分は前述のディジタル変調が加えられる。

図 4.8

エラー訂正のデータ構成（3）図 4.10DVD の論理レイヤ構造（3）物理セクタの構成（3）DVD 技術の系統化調査

27

4.2.3

論理レイヤのための NAV パック等が配置される。

DVD-Video の論理レイヤ構造を図 4.10 に示す。

このパックの連なりはビットストリームと呼ばれ、

DVD ディスクの全データ領域を表すボリウム空パ ッ ク の 構 造 は MPEG-2 の 構 造 に 準 拠 す る。 パ ッ

間には初めボリウムおよびファイルの管理領域が置

クはデータセクタに対応するものである。ここで、かれ、次に実際のビデオデータが記録される DVD

VOB までがファイル構造を持ち、UDF ブリッジで管Video ゾーンがあり、さらに必要に応じて他のゾーン理される。
DVD Video で の 再 生 制 御 は PGC（ プ ロ グ ラ ムがある。
ボリウムファイル管理領域には UDF ブリッジが配チェーン）を基本とする。PGC は再生のためのプレされる。DVD Video ゾーンではまず VMG（ビデオゼンテーションデータである VOB とそれの制御をマネージャ）が置かれ、次に VTS（ビデオタイトル

行う PGCI（プログラムチェーンインフォメーショセット）が置かれる。

ン）からなる。図 4.11 に示すように、PGCI には初め

VMG はコンテンツ全体に関わる情報が記載されてに動作するプリコマンドがあり、その後 VOB の中のおり、さらにそれらの情報を記載する VMGI（ビデCELL を取り出し適宜再生をはかるセル配列記述があオマネージメントインフォメーション）と全体のメ

り、最後にポストコマンドがある。セル配列記述はニュー画面の情報であるメニュー用 VOBS（ビデオオ

CELL のいくつかをまとめたプログラムの単位があブジェクトセット）が記載される。VTS（ビデオタ

り、この単位での繰り返し、移動が可能である。また

イトルセット）には各タイトルの情報が記録されていプログラム内での CELL の移動も可能である。このる。初めの VTSI（ビデオタイトルシステムインフォ

ような構造を持つため、メニュー画面などとも組合せ

メーション）はタイトル内の共通の制御情報が記載さた広範囲なインタラクティブ性を持たすことができ、れている。そのあと具体的な映像、音声等のデータが新しいインタラクティブなソフトを作ることができる。
シームレス再生も DVD Video の大きな特徴であ記録される。
初 め は メ ニ ュ ー 用 の VOBS、 次 に タ イ ト ル 用 のる。これは時間的に同時進行するいくつかのコンテン

VOBS である。最後に VTSI のバックアップが配置

ツのうちの 1 つを瞬時に再生するもので、構造的にはされる。タイトル用の VOBS は最大 9 個までの VOB

コンテンツを VOBU の整数倍の単位で分割し、その（ビデオオブジェクト）からなる。VOB は通常の再生単位でインタリーブして VOB のデータとするものでの最小単位である CELL からなり、CELL はさらに再ある。再生時には同一のコンテンツの部分のみ拾い集

生の単位である VOBU（ビデオオブジェクトユニッ

めて再生を行うようにする。

ト）からなる。VOBU は単独の単位では再生されず、後に述べるマルチシーン等の時の再生単位である。

DVD-Video の機能

VOBU は 0.4 秒から 1 秒の間の再生データの集まりで

映 像 は MPEG-2 圧 縮 信 号 で、 解 像 度 は 720 × 480

あり、パックと呼ばれる 2048 バイト単位で区切られである。放送方式と同じように NTSC 映像と PAL 映

た映像データ、音声データ、サブピクチャが時分割で像に対応している。MPEG-2 は可変ビットレートを採多重化されたものである。また、先頭にこれらの制御用し、可変ビットレートは最大 9.8 MB/s が可能であ

図 4.1128

4.2.4

国立科学博物館技術の系統化調査報告

PGC（プログラムチェーン）構造（3）Vol.27 2019. Juneる。16：9 の映像を 4：3 のモニタに表示する場合はて見ることができる。これにはシームレス再生が用い上下が黒い帯となるが、アスペクト比は正しいレターられる。

ボックスモードと 4：3 に合わせたパンスキャンモー
ドがあり、プレーヤで自由に設定できる。
図 4.12 に映像と音声およびサブピクチャの関係をマルチストーリーはメニュー画で選択肢を表示し、その選択肢に応じたストーリが再生されていくものである。そのほかペアレンタルコントロールがある。

示す。音声は 8 チャンネルまで可能で、5.1 チャンネ

DVD では必要に応じコピーを防止するため、アナルのサラウンドシステムが採用されている。NTSC

ログおよびディジタルのコピープロテクト方式が採用

映像にはドルビーAC-3 システムの音声が組合わされされている。アナログ方式ではディスクの中のコードる。ドルビーAC-3 は前方 3 チャンネル、後方 2 チャに従い映像信号中に信号を付加し、VTR に記録できンネルの 20 kHz までの帯域の独立 5 チャンネルと低ないようにするものである。ディジタル方式では映像

域用の 1 チャンネルを持っている。また、PAL 映像

音声信号はタイトルキーを用いてスクランブルを行

では MPEG-2 オーディオが採用されている。

い、ディスクに記録する。タイトルキーはディスクオプションとして NTSC 映像と MPEG-2 音声の組キーで暗号化され、さらにディスクキーはマスタキー

合せ、および PAL 映像と AC-3 音声の組合せが規定

により暗号化され、同じくディスクに記録される。

されている。また、CD と同じ非圧縮のリニア PCM

プレーヤでは逆の手段で解読が行われる。なお、も可能である。サンプリング周波数は 48 kHz またはDVD-ROM ドライブでは接続されるパソコンあるい

96 kHz であり、CD の 2 倍以上の 48 kHz までの周波は DVD 再生ボードとの間でお互いの確認を行うオー

数帯域が可能である。また、サンプリングビット数

セ ン テ ィ フ ィ ケ ー シ ョ ン を 行 い、 さ ら に デ ィ ス ク

は 16 から 24 ビットまで可能であり、CD をはるかにキー、タイトルキーを再度暗号化してパソコン等に送越えた高音質が期待できる。サブピクチャは 32ヵ国られる。このようにすると、ディスクからのデータを

語までの字幕に対応できる。解像度は 720 × 480 であ他の記録媒体に記録しても、正しいキーの復号ができ

り、主画像と同じ鮮明度である。

ないと正しいデータ再生ができないため、不正なコピーが防止できる。
映画ソフトの発売時期は一般に気候、社会情勢等に左右されるので、世界の各地で異なるのが一般的である。
これらに対応するため世界をいくつかに分け、リージョナルコードと称する番号を付加する。プレーヤおよびディスクはこのリージョナルコードを設定して出荷される。このコードが一致しない場合は再生ができない仕組になっている。ただし、ソフトの場合はその設定は任意である。

図 4.12

プレゼンテーションデータストリーム構成（3）サブピクチャは 2 ビット / ピクセルのビットマップと 1600 万色から 16 色を指定するパレットから構成さ

4.3 DVD 規格
4.3.1

DVD-ROMれている。ビットマップは 2 ビットなので 4 色を表現

DVD-ROM の規格書は 1996 年 8 月に発行された。

できるが、これらをパレット内の 16 色のどれに対応

DVD-Video は 4.2 DVD-Video の 規 格 で 述 べ た のさせるかはサブピクチャ制御データにより指定できで、ここでは DVD-ROM の物理規格と 2 層ディスクる。この指定は 1 ラインあたり最大 8 回まで変更す

固有の規格の概要を述べる。

ることができる。DVD の機能としての特徴はマルチ

表 4.5 に DVD-ROM の主な物理規格を示す。ディ

シーン機能とマルチストーリー機能である。マルチ

スクの直径、穴径、厚み等、外観は CD と同じである。

シーンではコンサートや舞台のシーンをいろいろな角

DVD は半 導 体レーザ 波 長λが 650 nm または 635

度からカメラにおさめ、それを同時に記録することがnm と短く、対物レンズの NA を 0.6 と大きくすることで、できる。ユーザは見たい画面を切れ目なく瞬時に変えトラックピッチ 0.74 μm、データビット長 0.267 μm/b とDVD 技術の系統化調査

29

CD と比べて高密度記録を実現している。
変調方式は 8/16 変調を採用、セクタ
サイズは 2,048 B で、エラー訂正方式は16 個のセクタを 1 つの単位とするリードソロモン積符号である。このようにして、直径 12 cm の単層ディスクで 4.7
GB、2 層ディスクで 8.5 GB という大容量を実現している。
一方、ディスクやピックアップ光軸の傾きに対するマージンを広く取るために、CD の半分の 0.6 mm という薄型基板を採用している。
片面から複数の層を読出せる多層構造の光ディスクは DVD-ROM が世界で初めて実用化した規格である。2 層ディス
クの厚さの規格は図 4.13 のように決められている。
図 4.14 に 2 層ディスクのトラック構造を示す。

図 4.13

表 4.530

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

2 層ディスクの厚さ規格（4）DVD-ROM の主な物理規格（4）図 4.14

4.3.2

2 層ディスクのトラック構造（4）DVD-RAM

さらに、DVD-RAM はディスク全面を有効に利用

書き換え可能な DVD-RAM（DVD-Rewritable）はするために、ディスクをドーナッツ状の複数のゾーン

DVD-ROM ドライブで再生可能なように設計され、に分けている。ゾーン間で回転数を変えることによ

幅広い用途が期待されている。当初からコンピュータ

り、各ゾーン内で回転数を一定にする ZCLV（Zonedと映像のディジタル情報を統合するメディアとして応Constant Linear Velocity）記録方式を採用している

用展開ができるように設計されている。

のが特徴である。この方式を採用することにより、

DVD-RAM ディスクは直径 120 mm、片面容量 2.6

ディスク内外周での記録密度や転送速度を一定に保ち

GB と 4.7 GB があり、さらに、直径 80 mm、片面容ながら、ランダムアクセス性能が確保できている。さ量 1.46 GB が DVD Forum によって規定されている。

らに、ディスクの取り扱いやすさ、信頼性など使用環

DVD-RAM は高密度記録が可能なように、ランド境への対応や DVD-ROM ドライブとの互換性を保つ

グルーブ記録という方式を採用している。ランドグ

ために、表 4.6 に示すようなディスクの取出しが可能

ルーブ記録は図 4.15 に示すように、記録情報をディなカートリッジを使用する。

スク上に設けられたグルーブトラックとその間に設けられたランドトラックとに記録する方式である。この

表 4.6

DVD-RAM カートリッジ（6）方式により、DVD-ROM よりも狭いトラックピッチ
を実現しながら、記録再生に必要なヘッドの光学系はDVD-ROM と同一に保たれている。このため、DVDROM との互換ドライブの設計が容易になるというメ
リットがある。
一方、パソコンでのデータの信頼性を保証するための欠陥管理機能が整備されている。
DVD-RAM では記録トラックを螺旋状のグルーブとランドとで構成しているので、各トラックはユーザ
容量 2 kB のセクタに分割されている。
ID 情報を示すアドレス部は各記録セクタの先頭部に凹凸ピットの形で配置され、このピットは DVDROM と同様に基板製造時に鋳型によって自動的に作り込まれる。このため、新しいディスク上にアドレス
情報を事前に記録しておき、記録前に長時間かけて物
理フォーマットを形成することなく、直ちに使用する
図 4.15

DVD-RAM フォーマットの概要（6）

ことができるようになっている。

DVD 技術の系統化調査

31

DVD-RAM では ROM ドライブで読む場合、カー号を得ることができる。ユーザデータ部のウォブル

トリッジからディスクを取出した状態で使われることの周期は物理セクタの長さの 1/232 に固定されておになるので、ウォブルの採用により、高い信頼性を確り、これは 8/16 変調の記録ビット周期の 1/93 になっ保している。ウォブルはランドグルーブ部の微少なうている。図 4.16 にセクタフォーマットを示す。ユー

ねりで、トラッキングサーボ信号と同じように、プッ

ザデータは 2 kB 毎に分割され、同期情報等とともにシュプル法（反射光の左右の強度差を検出）で検出さヘッダ部の後に記録される。記録方式は相変化記録方

れ、ディスクの回転に同期したウォブルクロック信式である。

図 4.16

セクタフォーマット（6）相変化記録（7）高いパワーで短いパルス幅のレーザを照射すると記録膜が溶融し、原子配列が無秩序な液体状態になった後、急冷されるとその状態で凍結してアモルファス状態（アモル
ファス相）になる。これが記録状態である。そこに低いパ
ワーで長いパルス幅のレーザを照射すると結晶化温度を超え原子が規則正しく配列した結晶状態（結晶相）になる。
これが消去状態である。
アモルファス相と結晶相の光学定数が異なるため、反射光量の差が生じ信号を検出できる。
このように、加熱および冷却過程の差で、結晶相と非晶質相（アモルファス）の間を可逆的に変化させることにより情報の書換えができる。オーバライトができ、かつ ROM ディスクと同じように反射率の変化で信号を読み取れる特長がある。相変化を起こす媒体には
GeSbTe 系の相変化媒体が用いられる。

4.3.3

32

DVD-R/RW/RW ディスクの基本仕様は DVD-ROM ディスクと同

DVD-R は 1 回 だ け の 記 録 が 可 能 な Recordable な

一に決められている。ディスクの物理特性の記録容

追記型ディスクで、DVD-RW は何度も記録が可能な量、記録密度（トラックピッチ、最短ビット長）、記

Re-Writable な書き換え型ディスクである。

録再生信号品質等は DVD‐ROM ディスク規格を踏襲

DVD-R と DVD-RW は記録後のディスクが最初にし、Information Area と呼ばれるユーザデータ再生設定された再生専用 DVD ディスクと互換がとれるよ

領域の構成やデータフォーマットも、DVD‐ROM ディス

うに決められている。したがって、記録後の DVD-R

クと同一に規定されている（8）。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 4.17

DVD-R/RW 共通のディスク構造（8）一方、記録トラックは図 4.17 のように、一定の周信号はディスクからのレーザ反射光を差動検出するこ波数でウォブリングされ、その間にランドプリピットとにより得られる。記録に用いられるプリフォーマッと呼ばれるアドレスピットが設けられている。ここかト信号は記録データの再生には影響しないように設計ら得られる信号を用いて、記録中のディスク回転制御

されているので、通常のデータ再生には影響がない。

や記録クロックの生成が行え、記録アドレス等のデー

Groove wobble 信号は図 4.18 に示すように、SYNC

タ記録のために必要な情報が得られる。

frame 周波数の 8 倍のサイン波信号として得られる。

更 に、 デ ィ ス ク 最 内 周 に DVD-R/RW に 特 有 のLand Pre-Pit 信号は 2SYNC frame 毎にウォブル信号

R-Information Area が配置される。記録用ドライブ

波形の最初の 3 頂点に位置する。これら 3 ビットのでのレーザパワーの校正（PCA：Power Calibration

プリピットを規則に従った配置としているので、記Area） と 記 録 管 理 情 報 の 保 存（RMA：Recording

録に必要な情報をブロック単位で復調することが可Management Area） の た め に 用 意 さ れ て い る。

能になる。

R-Information Area は Information Area より内側に

一方、ディスクに信号を記録する際に、性能を上げ存在するので、ビデオプレーヤやドライブでディスクる手法として、ライトストラテジという記録用レーザ

再生上に影響はない。

のマルチパルス変調が規定されている。DVD-R ディ

DVD-R/RW デ ィ ス ク に は 図 4.17 に 示 す よ う に、

スクは有機色素でできた半透明の薄い記録層があり、Groove wobble と Land Pre-Pit があらかじめ、プリ

この有機色素を高温のレーザで化学変化させて反射率

フォーマットされる。Grove はレーザビームの案内溝の低いピットを形成する。有機色素にはアゾ系色素

で、ここにデータが記録される。溝と溝の間の領域をが主成分に使われている。これに対し、DVD-RW はLand と呼ぶ。Groove wobble は案内溝を一定の振幅

DVD-RAM 同様、相変化を利用している。

と空間周波数でうねらせることであり、Land Pre-Pit

4.7 GB DVD-R は著作権保護を考慮して、DVD-R

は決められた規則にしたがって Land 上に配置される

Ver. 2.0 for Authoring と DVD-R Ver. 2.0 for General

孤立ピットのことである。これら 2 つの手法を組合せの 2 種 類 の 規 格 に 分 け て 設 定 さ れ て い る。DVD-R

ることにより、プリフォーマットとしての高い精度とVer. 2.0 for Authoring は文字通り、プロ用のオーサ

信頼性を実現している。

リング用途に限定され、DVD-R Ver. 2.0 for General

Groove wobble はスピンドルモータの制御用信号とは一般の民生用途に開放されている。記録レーザ波長

ランドプリピットを検出するためのゲート信号に用いやディスク上の記録用アドレスに差を設けることによられる。一方、Land Pre-Pit はデータ記録時の高精度り、両者の間で記録互換性がないようにしている。

位置決めと記録アドレスや他の記録に必要な情報を格一方、DVD-RW 規格は DVD-R for General 規格と納するために用いられる。これらのプリフォーマット

同様に民生用途として制定されている。また、ビデオ編集に優れた Video Recording Format と、既存のDVD ビデオ規格準拠で再生互換性重視の DVD Video
Format の 2 つが DVD フォーラムで制定されている。
市場で、DVD-R ディスクを購入するときに、データ用とビデオ用と表示されているのはこのことである。

図 4.18プリフォ－マット信号（8）DVD 技術の系統化調査

33

4.3.4

ベリフィケーション（9）Verify は検証するという意味で、この名詞ベリフィ
ケーションとは DVD 商品が規格に合致していることの検証である。DVD は世界に広く普及し、使用されることを目的としていることから、製品は規格に準拠していて、広く互換性が保持される必要がある。更
に、動画像を楽しむ家庭用だけでなく、パソコン分野にも広く使われることから、ハード、ソフトの両面にわたって、将来開発される高度な機能をもった製品に対しても安定に動作する保証が必要になる。
DVD Disc のベリフィケーションには Verification
Tool、Verifier が、DVD 装 置（DVD 記 録 再 生 機、DVD ドライブなど）のベリフィケーションには Test
Disc が用意されている。
DVD Disc の物理レイヤーはディスク評価装置で測定し、論理レイヤーは Verifier で確認する。
DVD 装置の場合、再生部分は規格に準拠した Test

図 4.19DVD ベリフィケーションの関連組織（9）Disc が再生可能かどうか、記録部分は記録されたディ
スクが規格に準拠しているかどうかで、それぞれ判定

ツ保護の技術が導入された。このときは暗号技術の輸する。Test Disc は DVD の規格で規定されているナ

出規制などの問題で鍵の長さも 40 ビットに制限され、ビゲーション機能やストリームの再生上、再生機器がシステムとしては十分な強さにできなかったため、後問題がないことを確認する数十種類のテストディスクに問題が発生した。

である。

コンテンツの保護と消費者の権利との関係の調整はこれらの試験には試験規格書が用意され、試験規もっとも重要である。もともとコンテンツは消費者が格書には DVD ロゴの使用に伴う履行義務、検証ツー使用し又は楽しむために生み出されたもので、消費者

ル、検証方法、検証ラボ、試験フォーム等が規定されのもとに配信されて初めて役にたつと言える。しかている。

し、このコピーが無制限に行われた場合、コンテンツ

試験規格書は DVD Format Logo Licensing Corporation（FLLC）が供与している。

の権利保持者が正当な収入を得ることができず、コンテンツの再生産ができなくなる事態も考えられる。

DVD Forum は DVD 事業に参入する企業の検証業

消費者と著作権保持者の権利主張がぶつかり合って務を助けるために、ボランタリー会社が設立した検証

きたのが過去の歴史であるが、技術の進歩により、イラボを審査・承認していて、日米欧亜中の 14 ラボがンターネットを通じて、普通の個人が一瞬で世界中に利用可能である

コンテンツをばらまくことが可能になった現代では、

（10）

。

DVD フォーマットロゴライセンスと検証活動を推この権利関係にも新しい考え方を入れていく必要がある。特に過去には、コピーと言えばかなり物理的なイ

進する組織を図 4.19 に示す。

メージでのコピーであったが、ディジタル時代になって、コピーの形と忠実度が変わり、いくらコピーして4.4 著作権保護技術（11）

も質が低下しないなど環境は大きく変わった。この環境のもとで、法律面からだけでなく、消費者の意識をDVD はエンタテイメント用ディジタルビデオやも変えていく必要がある。

オーディオコンテンツの高品位な記録ができるメディアである。そこで、コンテンツの保護と適正な利用環

著作権に関する法律の問題

境の実現が必須であり、一般利用者、機器製造者、コ1997 年 に WI PO（World Intellectual Property

ンテンツの権利保持者の 3 者が平等に恩恵を受けるよ

Organization：世界著作権機構）の条約原案が提案さうな環境の実現がコンテンツ保護の最終目標である。

れ、ここでは表 4.7 に示すような権利が認められた。

DVD に対しては量産メデイアでは初めてコンテン

34

4.4.1

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

これを受けて、各国で国内法の整備が進められている。

表 4.7WIPO 著作権条約の規定（12）現在もっとも問題となっているのは私的複製の範囲

メーカー主体の民生機器業界、及び米国メーカー主体である。法律的には私的複製の権利は正当な範囲の使の PC/IT（情報技術）業界の 3 業界の間で始まった。

い方であれば以前から認められているが、インター各業界ともに、DVD が次世代のパッケージメデイ

ネットを通じてそれをばらまくことまでは正当化されアとして大きく成長すると予想しており、議論は大ない、というのが今の解釈である。

きく分かれた。最初は Macrovision* と CGMS（Copy

しかし、法律の批准に際して各国の対応が異なり、Generation Management System）でよいと言ってい国により解釈が一定していない。米国は基本的に判例た映画業界も、IT 業界の反対で徐々に問題を認識し、により法律の範囲を決めていく体制なので、Napster

最終的には暗号によるスクランブルが歴史上初めて量も結局は被害が拡大して初めて対応した結果、音楽産

産機器に導入された。

業に対する影響は深刻なものになってしまった。これ

このときの IT 業界の対応、Macrovision や CGMS

以後、コンテンツ保護はパッケージだけの問題ではなのチェックをフレームごとに行うのは負担が重すぎる

くなり、基本的にはネットワーク社会でのコンテンツというものであったが、最終的に本格的なコンテンツ保護の問題に発展した。

保護が導入されるとかえって負担が増えることになっまた、ネットワークでの保護の問題から、逆に、家てしまったのは皮肉と言える。

庭内での利用に関して制限を加えずにインターネット

しかし、これにより著作権に関する認識が深まり、社会での保護ができるかという問題も持ち上がっていインターネットに対する対応も議論の対象になったる。インターネットでは一瞬のうちに世界中が結ばれと言える。この議論の過程で、コンテンツ保護に対るのであるから、家庭内といっても遠隔地の肉親も簡する認識は大きな変化を遂げ、Napster の登場など

単に結ばれてしまう。従来の法律では家庭内に限りもあり、現在はネットワーク社会でのコンテンツ保適正な範囲でのコンテンツのコピーは認められている

護が主題になっている。DVD では、1996 年 6 月にが、この家庭の概念が大きく変わってきており、法律

CPTWG において、最初の DVD-Video 用のコンテンのほうが実際の社会に合わなくなりつつある。

ツ保護が松下電器産業（株）と東芝から CSS（Content

コンテンツの消費に関する法律上の規制は、もともと家庭内には立ち入らなかったのに対して、コンテン

Scramble System）として提案され、これが規格化された。

ツの消費は家庭内で行われ、家庭がインターネットを基本的な考え方はライセンスにより、秘密鍵を機器通じて世界に直接つながっているところに、現代社会製造業者に供給して、この鍵により DVD ディスク上の問題がある。

に記録されたコンテンツの暗号を解くというものである。残念ながら、99 年にまったく保護を怠った PC

4.4.2

DVD のコンテンツ保護での再生用ソフトウェアが出て、それを見つけたノル

DVD のコンテンツ保護の議論は 1996 年 3 月に米国

ウェーの 1 少年により破られてしまった。このときはで 形 成され た CPTWG（Copy Protection Technical

戦略技術の輸出制限により鍵の長さは 40 ビットに制Working Group）で始まった。DVD の規格がほぼ決まった段階で、コンテンツ保護をどうするかという議論がハリウッドのスタジオから成る映画業界、日本*―Macrovision：アナログ映像信号に付加されるコピー防止信号。
この技術を提供している会社、米国 Macrovision Corporationの商標。

DVD 技術の系統化調査

35

限されていたために、十分な強度がなかったことも一更に、前述した鍵の無効化（Revoke）機能のために MKB が 導 入 さ れ て い る。MKB は CPPM で は 約因である。
しかし、この後で導入された DVD-Audio 用の CPPM

30 万個の鍵がディスクに格納されているので、この（Content Protection for Prerecorded Media） とDVD-

鍵を破るには 56 ビットに加えて多数の鍵を解読する

RAM/R（Recordable）/RW（Rewritable）、SD カ ー

必要があり、実効的な鍵の長さが増加している。

ド な ど の 記 録 メ デ ィ ア 用 の CPRM（Content

パッケージメディアでのコンテンツ保護の簡単化しProtection for Recordable Media）では、鍵の長さはた構成例を図 4.20 に示す。基本的には、暗号化され56 ビットになるとともに、MKB（Media Key Block）

たコンテンツが記録されており、暗号化されたコンテの技術が導入され、破られたキーは使用不能にする技

ンツ鍵が同時にディスクに記録されている。機器はコ術が取り入れられている。現在の CPU の進歩は 3 年

ンテンツの鍵を元に戻す鍵を持っており、これにより

で 4 倍のペースで続いており、3 年たつごとに 2 ビッ

鍵を元に戻して、次にその鍵を用いてコンテンツ自体

トずつ弱くなる計算であるが、15 年はもつと言える。

の暗号を解いて元に戻し、再生するものである。

ただ今後の傾向としては 56 ビットでは十分でないの鍵の無効化、機器の無効化を行うことにより、競争で、100 ビット以上欲しいというのが常識になりつつ相手の企業の製品が動作しなくなるなどの事態が生じある。

ると、法律的な問題に発展することも予想される。このため現在では、企業の連合体が別組織を結成し、コ

4.4.3

コンテンツ保護システムの構成

ンテンツ側の意見を取り入れながら、コンテンツ保護

コンテンツ保護の技術は基本となる暗号技術や鍵認のルールなどにつき議論を行っている。また無効化な証交換などの技術から成り立っているが、それに加えども、コンテンツ側の要求で行われるようなルールがて電子透かし（Watermark）などのアナログ信号の形成されている。

保 護 が あ る。 暗 号 は DVD-Video で は CSS、CPPM/
CPRM では C2（Cryptomeria Cipher）などの暗号がコンテンツ保護ライセンスの構成

ライセンス契 約には 機 器 製 造 者 が 締 結 する契 約使われた。
最近の傾向としては公開されて安全性の保証された（Adopter Agreement）とコンテンツ配給者が締結す標準暗号に移行しつつある。暗号やコンテンツ保護のる契約（Content Participant Agreement）の二つが構成を公開して、なおかつ強度が保たれるような仕組存在する。

みでないと使われない傾向になり、秘密は暗号化鍵だ

機器製造者が締結する契約は契約書本文、それに付けとなっている。標準暗号としては従来使われていた

属する遵守規定（Compliance Rules）、外部からの攻DES（Digital Encryption Standard）から、最近制定

撃に対する機器の強靭（きょうじん）性に関する基準の AES（Advanced Encryption Standard）に移りつ規定（Robustness Rules）、及び技術規格の四つで構つある。鍵認証は公開鍵方式が主流であり、安全性か成されている。

ら 512 ビットなどが用いられている。

図 4.2036

4.4.4

一方コンテンツ配給者が締結する契約は契約書本パッケージメデイアのコンテンツ保護（11） プレーヤが秘密鍵を持ちコンテンツの暗号を解く。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

文、それに付属する遵守規定、及び技術規格の三つで構成されている。
契約を締結した者が守るべきルールの中でも遵守規定がもっとも重要で、例えば、機器製造者が締結する

gust 1996.
（5）山田尚志：DVD ―技術と業界ニーズの結合による成功―、電子情報通信学会誌、Vol.87, No.1
pp.10-15（2004）

契約には暗号化されたコンテンツを伝送ラインを通し（6）宮 本 治 一：2 DVD 規 格 の 現 状 2-2 DVD-RAM、て受信し、暗号を解いたストリームをそのまま出力す

映像情報メディア学会誌、Vol.56, No.4, pp.526-

ることを禁止する規定などが含まれている。

528,（2002）（7）佐藤裕治、鈴木克己：多彩なアプリケーション

文献（1）山 田 尚 志：1 総 論、 小 特 集 DVD の 生 い 立 ち から次世代 DVD まで、映像情報メディア学会誌、
Vol.56, No.4, pp.518-520（2002）（2）菅谷寿鴻：DVD の国際標準化と標準化雑感、映像情報メディア学会誌、Vol.64, No.7, pp.980-982（2010）（3）鍋島大樹：1. DVD 規格の概要、映像情報メディア学会誌、Vol. 51, No. 7, PP. 942～946（1997）に対応できる DVD- RAM 規格、東芝レビュー、
Vol.53, No.2, pp.5-8（1998）（8）谷口昭史、入江 満、井上章賢：2-4 DVD-R/RW、映像情報メディア学会誌 Vol. 56, No. 4, pp. 529～
531（2002）（9）赤木朝一：4 ベリフィケーション、映像情報メディア学会誌 Vol. 56, No. 4, pp. 542～543（2002）（10）
試験規格書や検証業務の詳細は FLLC の home
page に示されている。http://www.dvdfllc.co.jp（4）DVD Specifications for Read-Only Disc, Part1（11）山田尚志、河原潤一：デジタルコンテンツ保護の

PHYSICAL SPECIFICATIONS, Version 1, Au-

現状と課題、東芝レビュー、Vol.58, No.6（2003）

DVD 技術の系統化調査

37

5｜DVD プレーヤ・レコーダの要素技術

専用対物レンズ（開口数：0.6）と CD 専用対物レン

5.1 光ピックアップ

ズ（開口数：0.36）を機械的に水平に回転させて切換え、それぞれの情報を読み取る。ここで、開口数 NA

光ピックアップではレーザ発光素子（LD）から出（Numerical Aperture）が大きいほど光のスポットを射したレーザ光がメディアであるディスク面で反射小さく絞ることができる。専用対物レンズのためレーし、その反射光を受光素子（PD）で受光することで、ザ光のロスを最小に押さえられるメリットもある。2

情報の読み書きを行う。光ピックアップの構成は図

焦点方式は 1 つのホログラムレンズで DVD、CD そ

5.1 のようになっている。

れぞれの焦点を結び信号を読み取る方法である。
高密度 DVD ディスクから信頼性高く信号を読取るには光ピックアップ、メカユニッ、サーボ、それを制御するマイコンファームウェアが重要になる。
光ピックアップはジッタ、光軸振れ、キャリヤノイ
ズ比、光出力などのばらつきを抑え込む必要がある。
低ジッタで信号を読取るためには、ピックアップの光軸とディスクとの間の垂直精度を CD 以上に高める必要があるこの部分はサーボによる追い込みが困難な部
分であり、機械部品の精度が必要になる。ピックアップとディスクモータの位置精度を向上させ、さらにピックアップのラジアル・タンジェンシャル傾き調整
機構 * を採用することにより、傾きを抑えることがで

図 5.1

光ピックアップの構成

（1）

きる。
実際の DVD･CD 記録用光ピックアップの一例（3）を再生の際にはディスク上に記録されたピットと呼ば図 5.2 に示す。パソコン用に開発された記録再生用光れる微小な凹凸に光を投射して、凹凸の変化をフォト

ピックアップ TPU3510 である。この構成は図 5.3 のダイオードで受光して信号を読み取る。すなわち、再ようになっている。性能の一例を表 5.1 に示す。

生時には光スポットがこの凹凸によって回折され、受光素子上で戻り光の強弱として信号が検出される。
DVD-RAM の場合、記録の際にはディスク上の Grooveと呼ばれるデータ記録層にレーザ光線を当て、記録材
料のカルコゲナイド系の相変化物質を局所的に加熱して光学特性を変化させる。この光学特性の変化は凹凸ではなく、相変化と呼ばれる結晶状態とアモルファス
状態の間で変化し、大きな反射率の変化を生じる現象を利用している。
プレーヤの商品企画から言えることは、光ピックアッ（2）
プでは CD との互換性が大事になることである。

DVD と CD のように、板厚、ピット寸法などの異なる 2 種類のディスクから 1 つのレーザ光で信号を読取る技術として二つの方式がある。DVD 用、CD用の 2 つのレンズを切換える方式と 1 つのレンズで DVD、
CD それぞれに焦点を合わせる 2 焦点方式である。
前者の一つとして 2 レンズ 2 軸一体駆動型ピック
アップがある。この方式は 1 つのレーザ光で DVD

38

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 5.2

DVD･CD 記録用光ピックアップの一例
TPU3510 の場合（3）*―ラジアル・タンジェンシャル傾き調整機構：ピックアップのラジアル方向（ディスクのトラックのサイド方向）の傾きとタンジェンシャル方向（ディスクのトラック方向）の傾きを調整する機構

DVD 誕生時の光ピックアップ
カメラメーカーであるオリンパスが、TAOS と称する独特の構造のピックアップを最初に開発した。これは、高価なもので、部品に光学プリズムなども用いていた。この当時、他メーカは、ピックアップの開発が出来ず、TAOS が唯一の供給源であった。
一方、DVD と CD のコンパチのプレーヤは必須であり、東芝は 2 つのレンズを筒状のアクチュエータにつけて、回転させて切り替える方式を採用した。松下は 2 焦点レンズを開発して、CD と DVD の両方を再生できるピックアップを発表した。2 焦点レンズは型を精密旋盤で作成し、それに PMMA（アクリル）をインジェクションして作成する。この安価な 2 焦点レンズが用いられることにより、大きさも非常に小さ
くなり高さ 5mm 程度になって、携帯用プレーヤが市販されてきた。
このような精密部品は日本の独壇場であり、現在でも、色々な電子部品は日本が断然リードしている。

表 5.1

記録用光ピックアップ仕様の一例 TPU3510 の場合（3）

図 5.3

光ピックアップ構成の一例 TPU3510 の場合（3）DVD と CD の互換性 -2 レンズ方式と 2 焦点方式
東芝は、英国 EMI 社と合弁で、CD のディスク生産をおこなっていた東芝 EMI 社を関連会社として所有していたので、DVD の生産は比較的スムースに立ち上がった。DVD プレーヤのハード面では、半導体レーザの導入、プラスチックインジェクション非球面レンズの採用など、ピックアップに新しい技術が導入されている CD と DVD のコンパチビリティが問題になったが、筆者は、CD と DVD の 2 つのレンズを切り替えるメカを考案して、東芝のプレーヤーには採用された。しかしながら、後ほど、松下が、CD とDVD の互換を 2 焦点レンズで実現し、その後は、この方式が主流となっている。

DVD 技術の系統化調査

395.2 光ピックアップの実際
図 5.4 は DVD/CD 両 様 の 光 ピ ッ ク ア ッ プ の 全 体構成である。中央上部に二つのレンズが見えるが、DVD 用と CD 用に 2 個のレンズが設けられているのが判る。
DVD レコーダではレーザビームを当てて微小なスポットを形成することが必要になる。これにはレーザビームの強度分布を把握しておく必要がある。図 5.5はビームの intensity を実測したものである。図（a）
は強度分布、図（b）はディスク盤面状のビームの分図 5.4布を実測したものである。図（b）で半値直径は 0.789 μm

光ピックアップの全体構成（4）と示されている。

（a）強度分布（b）ディスク盤面上の分布
図 5.5

（4）

レーザ光の Intensity（a）生産ラインの外観
図 5.6

40

国立科学博物館技術の系統化調査報告（b）作業の実際
光ピックアップの生産ラインの一例

Vol.27 2019. June（4）

（a）アクチュエータの位置合せ用治具
図 5.7（b）光学部品の位置合わせ用治具

光ピックアップ各種調整治具の一例（4）図 5.6 に光ピックアップ生産ラインの一例を示す。

の要求性能は 4 Mbps 程度のビットレートによって、図（b）は 各 種 DVD の Test-Disc を 使 い、 光 ピ ッ ク

NTSC 方式のテレビジョン放送や家庭用 VTR と同等

アップの性能を確認している工程である。既定の傷以上の画質を得ることである。このため、MPEG-2 エ

やごみを想定した黒いスポットのある Disc を読んで、ンコーダに必要な要件は次の通りになる（5）。

エラー修正が確実に行われているかチェックを行い、（1）高品位の可変ビットレート（VBR）制御

管理された Disc 上の信号を読んで、RF の信号の大（2）主要 MPEG パラメータの外部からの設定

きさや、Eye-pattern の開口度などを測定し、各社そ（3）エンコーディング履歴の保存（ログファイル）

れぞれの規定した項目を測定する。

（4）前処理機能の拡充（フィルタ、ノイズキャンセラ）図 5.7 は光ピックアップ関連の調整治具の一例である。図（a）はアクチュエータの位置合わせ用治具、図（5）
 画像の内容に応じた最適符号配分の実施（マニュアルエディティング）（b）は出射光路に置くための光学部品の位置合わせ用

これらは広範囲で効率のよい動きベクトル探索機能をも治具で、実際にレーザを光らせて光路の調整を行いなつハードウェアと EWS（Engineering WorkStation）をがら接着取り付けを行う。

用いた自由度の大きいソフトウェアによるレート制御

5.3 LSI
5.3.1

MPEG-2 エンコーダ（5）（6）の組合せによって実現される。
動画像の DVD 記録では、限られたディスク容量の中で最高画質を得るために、可変レート符号化を用いて圧縮するのが効果的である。開発されたエンコーダ

東芝は動画像圧縮方式の国際標準化に早い時期か
ら参画してきた。特に、MPEG-2 標準化圧縮方式の検表 5.2

MPEG-2 エンコーダの仕様（6）討、提案では積極的に貢献するとともに、標準化と並行してデコーダとエンコーダの LSI 開発を進めてきた。中でも、エンコーダは動画像を圧縮するために用いられるもので、リアルタイム動作が要求される。
MPEG-2 の規格はさまざまなエンコーディング用途に対応できるように圧縮側にはきわめて自由度の高い規格になっているため、エンコーダによって得られる
画質は大幅に異なってくる。東芝は MPEG-2 の中心的な規格である MP@ML を最大限活用した最高性能を発揮する高画質用途のエンコーダを逸早く開発してきた。
DVD の映像信号の画質を決める性能上の重要なポイントは MPEG-2 エンコーダの性能である。DVDDVD 技術の系統化調査

415.3.2MPEG デコーダ（7）（8）

プレーヤの基幹部品は MPEG-2 のデコーダ LSI である。この前後数十年にわたり、LSI は集積度を 3 年
で 4 倍にしてきた。この LSI の集積度カーブから、
MPEG-2 デコーダ LSI が 1 チップでできるのは 1997年あたりと予想して、1997 年発売として準備を進めたが、実際に予測どおりになり、DVD の市場導入が行われた。1 チップ LSI は、東芝が開発し、DVD プ
レーヤメーカーに供給した。
図 5.8

DVD エンコーダシステムの構成（6）MPEG-2 信 号 を 復 号 す る デ コ ー ダ LSI は DVD 再生のキーデバイスとなる。東芝は 1994 年に発表した

では入力された動画像の統計量を解析し保存するモー

MPEG-2 デコーダ LSI T9556 を基礎技術に、DVD シ

ドと外部から設定された条件で圧縮を行うモードの 2

ステムに最適な機能をもったプログラムストリーム

種類をもつアーキテクチャとなっていて、これが大き対応の TC81201F を開発した。メモリ容量 16 M ビッな特長である。構成は圧縮を行うハードウェア部とこ

トで DVD 機能の一部であるオーディオビデオ分離機

れをコントロールする制御用ワークステーションから成る。

能やレターボックスフィルタを内蔵し、表示システ

このエンコーダの基本仕様を表 5.2 に、システム構

ムへの対応を考慮して各種パンスキャンフィルタを内蔵して、DVD 用途に適化した LSI となっている。

成を図 5.8 に示す。
以下、映像信号のエンコーディングの一例として、

TC81201F では機能と回路の最適化、外部メモリの削

DVD-Video ディスクを制作するためのエンコーダシ

減を図っているので、この LSI を用いることにより、ステムについて述べる。

チップコストだけでなくシステムコストも削 減できる。

映像は VBR（高品位の可変ビットレート）のエン

図 5.9 に MPEG-2 デ コ ー ダ LSI TC81201F の 構 成

コーディングを行うために、2 回の処理（2 パス エンを示す。この LSI は 16 M ビット SDRAM（シンクロコーディング）を行う。最初にエンコードする画像のナス DRAM）を外付けすることで、従来の MPEG-2

エンコーディングパラメータ（量子化スケールなど）

ビデオデコード処理に加えて、ストリーム分離、レを取得して画像全体の統計処理を行い、どの画像にどターボックス処理などの付加機能を実現した。また、

れだけのビットを割り与えるかについての計算が行わ

DVD 規格に対応するほか、各種用途を考慮した豊富れる。この結果はログファイルに保存される。2 回目

なパンスキャンフィルタを内蔵している。内部バス幅にはこのようにして得られたパラメータに基づいて、は 32 ビットで、これによりバス周りのレジスタ、デー

可変レートの MPEG-2 映像エンコーディングが実施

タパス系の演算器のビット幅が削減できた。ディスクされる。これらの動作は基本的には制御用の EWS にを再生すると再生ディジタルデータはエラー訂正されよってすべて自動的に行われる。

る。このあと LSI に入力されストリーム分離部で画マニュアルエディティング機能ではエンコード後の像、音声、字幕ストリームに分離され、画像ストリー

画像を見ながら、時間方向あるいは画像領域に応じた符号の再配分をオペレータが手動で行う。ある一定
時間のシーンにより多くの符号を与え、画面の一部分（例えば俳優の顔など）に多くの符号を与える修正を圧縮後のビットストリームに対して行うことができる。画像の劣化はひずみの計算量と人間の主観評価は必ずしも一致しないため、高画質が要求され、かつ製
盤枚数の多いタイトルに対しては有効な機能となることが期待される。
なお、映像エンコーディンクに必要なパラメータ（ビットレート、GOP（Group of Picture）構造、前処理フィルタリングなど）はユーザによる設定が可能となっている。

42

国立科学博物館技術の系統化調査報告

図 5.9

Vol.27 2019. June

MPEG-2 デコーダ LSI TC81201F の構成（7）表 5.3MPEG-2 デコーダの機能（9）バックエンドプロセッサ、制御プロセッ
サ TX19 を 1 チ ッ プ 化 し た TC90600FG
が 2003 年に東芝によって開発された。
バックエンドプロセッサに MeP（Media
embedded Processor）を搭載することにより、ファームウェアを書き換えるだけで機能拡張が可能になり、新規アルゴリズムへの対応が容易になった。各
MeP にはカーネルを導入して各タスクの切替えや実行時間監視などを行うこと
により、複数のタスクエンジンが動作できた。この 1 チップ化により、従来の PG5 シ
リーズに比べ、DVD プレーヤシステムの部
品点数が大幅に削減でき、実装基板面積を縮小することができた。
TC90600FG を利 用した DVD プレーヤ
用 LSI システムの 構 成を図 5.10 に示 す。
DSP（フロントエンド部のプロセッサ）、2 個の MeP（映像・画像処理用 MeP：PVSD、オーディオ伸張処理用 MeP：ASP）、CPU（TX19）、SDRAM I/F を 1 チップに集積している。

ムをデコーディングする。表 5.3 にこのデコーダの機

DVD プレーヤ用 LSI システムは TC90600FG と同時に開発したアナログヘッドアンプの TA1363AFG、能一覧を示す。

64 M ビットSDR（Synchronous DRAM）、8 M ビット
5.3.3

1 チップデコーダ（10）

フラッシュROM、表示用サブマイコン、モータドラ

DVD プレーヤ向けに、フロントエンドプロセッサ、

図 5.10イバにより構成される。

DVD プレーヤ用 LSI システムの構成（10）DVD 技術の系統化調査

43

TC90600FG は DVD プレーヤ用のキーコンポーネ

低コスト DVD プレーヤ実現のために、TC90600FG

ントとして開発されたため、DVD プレーヤ用 LSI シの 外 付け DRAM は単 一 64 M ビットSDRAM で DVD

ステムに必要な機能を備え、厳しいコスト要求に応

プレーヤ用 LSI システムを実現できる UMA（Unified

えるために、回路、チップサイズ、消費電力を削減

Memory Architecture）を採用している。

した。少ない部品数で DVD プレーヤ用 LSI システム

TC90600FG の仕様を表 5.4 に示す。

を実現するために、アナログフロントエンドと制御
RISC（縮小命令セットコンピュータ）を 1 チップ化

TC90600FG 上における DVD プレーヤ用 LSI シス

した TC94A33F と東芝オリジナルのコンフィギュラ

テムのソフトウェアは上層から順に以下の三つのレイ

ブルメディアプロセッサ MeP で実現したバックエン

ヤで構成され、TX19 と MeP にまたがっている。

ドを 1 チップに集積させた。TC90600FG のチップ写（1）ナビゲーションエンジンレイヤ

真を図 5.11 に示す。0.18 μmCMOS アルミ 6 層プロセ

（2）プレゼンテーションエンジンレイヤスで実装している。

（3）タスクエンジンレイヤ
TC90600FG 上のソフトウェア構造と各レイヤの関係を図 5.12 に示す。

図 5.11

TC90600FG のチップ写真（10）MeP を 採 用した 理 由は、 次 々と発 売され る DVD
プ レ ー ヤ に お い て は DVD の ディスクの み ならず、
CD-R/RW（Recordable/ Re-Writable） に 記 録 さ れ
た MP3（MPEG-1 Audio Layer 3）や JPEG（Joint

図 5.12

TC90600FG のソフトウェア構造（10）Photographic Experts Group）などの再生も付加機能として備え始めており、ファームウェアを書き換えるだけ

ナビゲーションエンジンレイヤは GUI（Graphical

で容易に機能拡張できる利点を追求したためであった。

User Interface）、 リ モ コ ン、 フ ロ ン ト パ ネ ル 表 示、

制御プロセッサは TC94A33F と同様に、TX19 がレイヤ再生条件設定などの制御を行う。このレイヤは採用された。TX19 は米国 MIPS グループの RISC マ

TX19 上 で 動 作 し、API（Application Programming

イクロプロセッサ R3000A

TM* をベースに東芝が開発した TX39 プロセッサに、高コード効率の拡張命令
TM

Interface）で定義される関数をコールすることで、プレゼンテーションエンジンレイヤと接続される。

*ASE（Application Specific

プレゼンテーションエンジンレイヤはナビゲーショ

Extension）を追加して東芝が独自開発した高性能なンエンジンレイヤからの API 命令に従って DVD 再32 ビット RISC プロセッサである。

生などを実行するために、各タスクエンジンを制御すセットである MIPS16

TX19 の動作速度は TC94A33F よりもクロックアップ
した 48 MHz 動作にして性能向上を図っている。

るレイヤである。このレイヤは TX19 上で動作する
エンジン部と MeP 上で動作するエンジン部とから成る。TX19 上のエンジン部は上位レイヤから API を*― R3000A、MIPS16 は、米国 MIPS Technologies, Inc. の商標。

44

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

通して発行されるコマンドを MeP 上のエンジン部へ表 5.4

TC90600FG の仕様（9）項 目
フロントエンド部
バックエンド部
対応ディスク仕 様
TC94A33F（PG5シリーズ）と同等
MePを2 個搭載，動作クロックは141.75MHz
DVD，DVD-R/RW（ビデオ），CD，CD-R/RW
DVD-ビデオ，CD-DA，ビデオCD，MP3，
対応フォーマットWMA JPEG
コピープロテクション CSS，CPPM
64Mビット（2M× 32 ビット）SDRAM1 個
接続メモリ
MPEG-2 のMP＠ML，SP＠ML，MP＠LL
ビデオデコーダ
MPEG-1，MPEG-2，MP3，Dolby Digital **，WMA，
オーディオデコーダ
DTS***，東芝オリジナルバーチャルサラウンド
PAL ←→NTSC変換，ズーム，プログレッシブ出力
映像出力
54MHz 10 ビット4 系統
ビデオＤＡＣ
32 ビットRISC：TX19
内蔵ＣＰＵ
DMAC，SIO，PIO，タイマ
ＣＰＵ周辺機能
特殊再生
高速再生，スロー再生，フリーズ，コマ送り
27MHz単一
入力クロックプラスチック256 ピンQFP（28mm）
外囲器
0.18 μm CMOS アルミ6 層プロセス
プロセス
3.3V，2.5V，1.5V
電源電圧
DA：Digital Audio WMA：Windows MediaTM* Audio
DA：Digital AudioCSS：Content Scrambling System CPPM：Content Protection for Pre-recorded Media
WMA：Windows MediaTM* Audio
MP：Main Profile ML：Main Level SP：Simple Profile LL：Low Level
CSS：Content Scrambling System
PAL：Phase Alternating Line NTSC：National Television System Committee
CPPM：Content
Protection
for Pre-recorded
Media
Converter
DMAC：Direct
Memory Access Controller
DAC：Digital to Analog
MP：Main
SIO：Serial Profile
Input Output PIO：Parallel Input Output
ML：Main Level
SP：Simple
Profileは，米国Microsoft Corporation の米国及びその他の国における*Windows MediaLL：Low
Level は，Dolby Laboratories, Inc.の登録商標。
**Dolby Digital
PAL：Phase
AlternatingLine***DTS は，Digital
Theater
Systems, Inc.の登録商標
NTSC：National Television System Committee
DAC：Digital to Analog Converter
DMAC：Direct Memory Access Controller
SIO：Serial Input Output
PIO：Parallel Input Output
ハンドリングするとともに、必要なタスクステータス

や各タスクのステータスを格納するメモリ内の通信エを上位レイヤへ返す機能を持つ。MeP 上のエンジンリアを介してなされる。

部は各タスクに対するコマンドの発行及びその発行タTC90600FG では、MeP 上で複数のタスクエンジン

イミング制御、タスク間制御を行う機能を持っていが動作できるように、各 MeP にカーネルを導入してる。タスクエンジンレイヤはリードチャネルサーボ制

各タスクの切替えや実行時間監視などを行う。

御系エンジンと AV 再生処理系エンジンの二つに大別される。リードチャネルサーボ制御系エンジンは専

5.3.4

コンテンツ保護用 LSI（1）用ハードウェアと TX19 からこの系をコントロール

コンテンツ保護の仕組みを実装する製品開発にあするファームウェアとから成る。AV 再生処理系エンたっては製品に組み込まれた秘密情報が暴露されない

ジンは二つの MeP 上で動作するファームウェアとそよう堅牢に設計しなければならない。また、製造工程

れらの MeP に接続される専用ハードウェアから成る。

においても秘密が漏れないよう情報管理を行う必要がけんろう

AV 再生処理系のエンジンは更に複数のタスクエンある。DVD レコーダやデジタルテレビ（DTV）など

ジンから構成される。具体的にはトラックバッファ、を開発するにあたっては、秘密情報を閉じ込めたコンプログラムストリームデコーダ、MPEG ビデオデコー
ダ、サブピクチャデコーダ、オーディオデコーダなどである。プレゼンテーションエンジンレイヤと各タス
クエンジンのインタフェースは各タスクへのコマンド*― W indows Media は、 米 国 Microsoft Corporation の 米 国 及びその他の国における商標**― Dolby Digital は、Dolby Laboratories, Inc. の登録商標。
***―DTS は、Digital Theater Systems, Inc. の登録商標

DVD 技術の系統化調査45

図 5.13CPPM の概要（11）テンツ保護用 LSI と製品 1 台ごとに異なる値の秘密

ドあるいはソフトウェアや LSI）の生産会社ごとにデバイス鍵の書込みツールが必要になる。保護の仕組異なるのに対して、CPPM や CPRM の各デバイス鍵

みを LSI としてパッケージの中に閉じ込めて実現す

は DVD プレーヤ 1 台ごとに異なることである。したることは製品の堅牢性を確保するうえで非常に有効ながって、CPPM や CPRM の実装時はデバイス鍵の書方法である。

込みのための EEPROM とその鍵の書込みツールが必1996 年に DVD-Video が発表された時期には映画要になる。CPPM や CPRM 準拠 LSI ではデバイス鍵などのコンテンツを保護するために、CSS（Content

記憶用の EEPROM を LSI の外部に設けることにしてScramble System）というコンテンツ保護技術方式

いる。CPPM 準拠 LSI の構成を図 5.14 に示す。

が開発され、ライセンスされた。その後、DVD オー

EEPROM に 書 き 込 ま れ た 暗 号 化 デ バ イ ス 鍵 はディオプレーヤの保護規格である CPPM（Content

DVD プレーヤの電源投入時に LSI に書き込まれ、デProtection for Prerecorded Media）準拠の LSI が開バイス鍵復号器で復号して、メディア鍵を得る。この

発されてきた。一方、DVD-R（Video Recording）規得られたメディア鍵をもとにそのほかの処理を経てコ

格 で は CPRM（Content Protection for Recordable

ンテンツ鍵を得る。その後、このコンテンツ鍵で暗Media）規格が採用されている。

号化されたコンテンツの複合を行う。ストリーム解読

CPRM 準拠の LSI もほとんど構成は変わらないの

制御器はこれらメディア鍵の復号やコンテンツを復で、まず CPPM について説明していくことにする。

号するためにストリームを解読し、RAM にあるデバ

CPPM の概要を図 5.13 に示す。メディア鍵（MK）を

イス鍵を利用してコンテンツデータを復号制御してい用いて鍵ブロックを暗号化したメディア鍵ブロック

る。CPRM 準拠の LSI もほとんどこの構成は変わら（MKB）を作り、メディア鍵（MK）を元にしたコン

ず、図 5.14 の CPPM 複合器の部分が CPRM の復号器

テンツ鍵（Kc）を用いて、コンテンツ（C）を暗号化となるだけである。
ライセンサーから供与を受けるデバイス鍵は製品 1

したコンテンツを作り、両者を記録する。
再生時にはまず鍵ブロックのサブセットであるデ

台ごとに異なるため、CPPM/CPRM 準拠 LSI の場合

バイス鍵（KDVS）を用いて、メディア鍵（MK）をは DVD プレーヤやレコーダ機器生産工程でデバイス復号する。次に、このメディア鍵（MK）を使って暗鍵の書込みを行っている。このデバイス鍵は秘密情報号化の際と同様の方法でコンテンツ鍵（Kc）を得る。

であるため、その値が暴露されないように書込み後のこれを用いてコンテンツ（C）を復号する。図 5.13 中状態を堅牢にするだけでなく、書込み工程についてもの CPPM 仕様の秘密情報は、復号器－ 1 や復号器－

情報の漏えいについて十分に管理しなければならない。

2 にある S-Box と言われる数表やデバイス鍵、メディ
ア鍵やコンテンツ鍵などの値である。

46

文

献

CSS と CPPM や CPRM の 違 い は CSS の マ ス タ ー（1）宮内孝、下山禎朗、関谷智司：VD 用光ピックアッ

鍵（図 5.13 の KDVS に相当する）がデコーダ（ボープの品質向上に貢献する LD/PD 精度検査装置、

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 5.14CPPM 準拠 LSI の構成（11）東芝レビュー、Vol.58, No.12, pp.58-61（2003）（7）北垣和邦：MPEG-2 デコーダ LSI TC81201F、東（2）五 十 嵐 正 男：6. DVD ム ー ビ ー プ レ ー ヤ、 映 像

芝レビュー、Vol.51, No.4, pp.71-74（1996）

情報メディア学会誌、Vol.51, No.7, pp.965～969

コ ー ダ LSI TC81201F、 東 芝 レ ビ ュ ー、Vol.51,（1997）（3）内 山 峰 春、 篠 塚 啓 司：7.3mmH DVD･CD 記 録
用光ピックアップ TPU3510、東芝レビュー、Vol.57,

No.10, pp.19-22（1996）（9）大野達之、児山元昭、田村正之：DVD システム
用 LSI 技術、東芝レビュー、Vol.51, No.12, pp.33-

No.7, pp.32-34（2003）（4）株式会社デジタルストリーム（8）栗 原 弘 一：DVD に 搭 載 す る MPEG-2 ビ デ オ デ代表取締役青柳哲

次氏の提供による（5）桜井優、新村一治、Mikhail Tsinberg：DVD エ
ンコーダシステム、東芝レビュー、Vol.51, No.10,
pp.23-26（1996）（6）山口晋、他：MPEG-2 リアルタイムエンコーダー
システム、東芝レビュー、Vol.51, No.1, pp.38-41

38（1996）（10）
稲川純、児山元昭、中河正樹：DVD プレーヤ
用 1 チ ッ プ LSI TC90600FG、 東 芝 レ ビ ュ ー、
Vol.58, No.5, pp.26-29（2003）（11）
馬渡正彦、澤繁隆、東一樹：コンテンツ保護技
術の AV 機器への実装、東芝レビュー、Vol.58,
No.6, pp.40-43（2003）（1996）

DVD 技術の系統化調査

47

6｜DVD の製造技術

製盤技術は、原盤の記録技術、マザースタンパ、

ファザースタンパなどのメッキ転写技術、スタンパを用いて、プラスチックインジェクションによる、ポリカーボネートディスクの作成などのプロセス技術が必要である。
DVD ディスクの製造は基本的には CD のプロセスと同様である。しかし、DVD ではより高密度で高精度なピット形成が要求される。図 6.1 に示すように、DVD の 最 短 ピ ッ ト 長 は 0.4μm（CD の 0.46 倍 ）、 ト
ラックピッチは 0.74μm（CD の 0.46 倍）でその許容誤差が±0.03μm であるために、極めて微細で高精度なピット形成技術が必要となる。
図 6.2 にディスクができ上がるまでのプロセスの概略を示す（1）。ガラス基板の表面を洗浄・乾燥後、密着性向上のための表面処理を行い、フォトレジストを所定の厚さにスピンコートする。次に、原盤露光装置で記録信号に応じて変調された光信号をフォトレジスト層に露光する。これを現像することによって DVD 原
盤（ガラスマスタ）ができる。これをマザーとして、メッキ処理して必要な枚数のスタンパ（金属原盤）を作る。
スタンパは所定の厚さになるようにその裏面が研磨され、内外径が打ち抜かれた後、ディスク成形用金型に組み込まれる。その後、射出成形によって 0.6 mm
厚さのポリカーボネート基板を複製する。複製された基板のピット面にアルミニウム反射膜とこれを保護す

図 6.2

DVD ディスク製造プロセス（1）る保護膜を塗布した後、2 枚の基板をピット面が対向するように貼り合わせてディスクが完成する。

トラックピッチ

拡大
図 6.1

48

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

DVD ピットとトラックピッチ

東芝は 1992 年からタイムワーナー社と連携して DVD の 開発に取り組み、1993 には DVD 用の紫外光を用いた原盤記録装置の試作機を完成させ、東芝 EMI と連携して、直径 120mm で 0.6mm の厚さのディ
スク基板の製作に取り組み、1993 年末までに DVD に使用できるディスク製作の見通しを得た。
引き続き、量産を目指した装置の開発およびプロセスの開発に着手し、量産設備用の紫外光レーザを用いた光ディスク原盤記録装置を完成させ、東芝 EMI 御殿場工場に設置して 1995 年秋から稼働した。同時にレジストプロセス、成形プロセス、両面貼合せプロセスなどの開発を進めた結果、1996 年 10 月から月
産 30 万枚の量産可能な製造ラインを設立することができた。特に貼合せについてレーザディスクで実績のあるホットメルトで十分できることを確認した。
また、1993 年以来、米国 WAMO（Warner Advanced Media Operations）社に DVD 原盤、スタンパ、
原盤プロセス、ディスク評価機などを提供し、DVD ディスクの開発・ 製造支援を進めてきた結果、同社
では 100 万枚／月の量産が可能な製造ラインを整備できた。

必要になる。

6.1 ディスク製造技術
6.1.1以上の要件を満たす原盤露光装置の構成を図 6.3 に示す。光源となるクリプトン（Kr）レーザ、光変調

原盤記録装置器やレンズを含む記録光学系、フォーカス検出系、ガ

原盤記録装置は安定した光学定盤上に、記録光学系を構成し、ガラス原盤に感光剤を塗布した原盤を回転

ラス原盤を回転させるスピンドル、記録スポットを高精度に水平移動させるスライダ系などから成る。

させて、レーザ光により記録する。記録する際は再生

微小ピットを形成するためには記録スポットを小さ機と異なり、レーザを送る際の案内溝は無いので、非くする必要がある。このため記録光学系には CD の原

常にゆっくりであるが正確に記録ビームを送る必要が盤記録に使用されている青色光源レーザに代えてよある。途中で振動などがあると、記録溝がふらつき交り短波長の紫外光レーザ（Kr レーザ：波長 351 nm）

差したりするため、地震などがある場合は失敗する場を採用するとともに､ 高 NA（関口数）対物レンズ

合もある。通常、記録ビーム系は固定して、原盤ター（NA 0.9）を使用する。これにより記録スポット径をンテーブルを動かす。動かす速度は DVD の送り速度

従来の 77 % に縮小できる。短波長化により記録スである。

ポットの焦点深度が浅くなるが、従来の補助ビームにDVD ディスクではトラックピッチ 0.74 μm、最小よるフォーカスサーボに替え、記録ビーム反射光を用

ピット長 0.40 μm と CD の 4 倍以上のピット密度が要いたフォーカス制御系の開発により誤差を 0.05 μm 以求される。高密度な原盤を高精度に記録するためには下に抑え、フォーカス変動の影響のない高精度で安定

記録ビームスポットの微小化ピッチムラを低減する正な制御が実現できた。

確な位置決め技術の開発が必要である。更に量産時にDVD ではトラックピッチが狭いため、従来よりもおける信頼性・安定性の向上を実現する装置の開発もピッチ変動を小さくする必要がある。ピッチムラの原
因はスピンドルモータの非同期回転ぶれや、光源のゆらぎなどもあるが、記録スポットの位置決めを行うス
ライダの送り誤差低減はもっとも重要な課題である。
そのために、数々の工夫が施されている。例えば、ス
ライダの駆動にはバックラッシュなどの非線形性がな
く、構造が簡単な摩擦駆動機構が採用され、対物レン
ズの位置を補正する微動機構をスライダ上に設け、ス
ライダと対物レンズの位置をレーザ干渉計により測定・制御することでスライダ振動を抑制する能動制御補償法が開発された。微動機構の共振点を上げること
によりサーボゲインを上げることができ、スライダの図 6.3

原盤記録装置の原理図（1）

送り誤差を± 10 nm 以下に抑えることができる。そDVD 技術の系統化調査49

図 6.4

メッキの原料

ニッケル

図 6.5

メッキ槽

の結果、外乱に強く長時間にわたって安定した記録ス
ポットの位置制御が可能となった。このようにしてス
タンパの基になるガラス原盤が作成される。
DVD のスタンパの作成はスパッタリングで薄い膜をつけたあとで、電鋳（メッキ）により、金属膜を厚くしてマザーを作成する。マザーに対して、またメッ
キして、ファーザーを作り、それにメッキしてスタンパを必要な数だけつくる。通常、枚数が少ない場合
は、マザーをスタンパーとして使う場合もあるが、枚数が必要な場合は、マザーから 2 回転写して、もとの

図 6.6

ガラス原盤（中央）、マザースタンパ（右）、スタンパ（左）マザーと同じものを作り、これをインジェクションマ
シンにセットして、ディスクの製造を行う。
図 6.4 にメッキの原料である Ni を示す。顆粒状になっている。図 6.5 に実際のメッキ槽を示す。

図 6.6 は実際のガラス原盤、マザースタンパ、スタ
ンパの実物写真を示す。

メッキについてメッキの電解液の廃棄などのときには、公害問題に配慮する必要がある。メッキは非常に古い技術であるが、コントロールを誤ると、局所的に結晶化し硬化して表面の平坦性が損なわれたりするので、常に電解液を攪拌しながら気をつける必要がある。
メッキ技術（Father、Mother、Stamper 製造技術）は、地味であるが大切な技術で、さらにメッキ液に青酸などの毒物を使用するため、通常、あまり人が居住していない場所に工場が作られている。実際の製造では、メッキムラが出やすいので、メッキ液をかき混ぜながら、適当な溶液の濃度にコントロールしながら行う。メッキは溶液に浸した金属盤を陰極として、ニッケルを溶かし込んだメッキ液から、電気によりニッケルをガラス原盤に析出させ、規定の厚みになるまで連続して行い、規定の厚みになった時に、メッ
キ液から引き上げてニッケルを剥離して、Father、Mother、Stamper などとして使用する。

6.1.2

ディスク製盤技術

基板を貼合わせて DVD ディスクが完成する。

このようにしてつくられたスタンパを射出成形装置の金型内に取付け、厚さ 0.6 mm の基板を成形複製す50（1）製盤の手法

る 。成形した基板に Al 反射膜とそれを保護する保護

成形のプロセスは金型に取り付けたスタンパの中心膜を塗布した後、ホットメルト接着材を使って 2 枚の穴部から金型キャビティ内に溶融したポリカーボネー

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 6.7

ディスク材料（ポリカーボネート）ペレット

図 6.8

インジェクションマシンのヘッド部分

ト樹脂を射出充填、冷却後、金型から取り出し終了

調整しているのが普通である。このため、インジェクする。図 6.7 にディスク材料のポリカーボネートのペションマシンの時間を短縮するのがプロセスの改善のレットを示す。資源の有効活用のためディスクくずの最重要課題になっており、最近は 3 秒程度となってい再利用も行っている。

る。DVD の導入の時に、DVD は貼り合わせで、2 枚成形した 0.6 mm 厚基板は複屈折がダブルパスでのディスクを製造しなければならないので、スルー

100 nm 以下、反りが少なくディスク厚みが規格内にプットが悪いという話があったが、実際は、DVD は納まっている、ピットの転写性が優れているなどの要

0.6 mm 厚のディスクで、薄い為に冷却が早く、イン件を満足していることが要求される。

ジェクション時間が短くなって、スループットはそれ

基板の厚さが CD に比べ 1/2 であることからキャビ

程悪くならなかった。また、CD に比べると、半分のティ容積を 1/2 にした金型を使う。そのため、金型内隙間に強引に樹脂を流し込むため、転写性が良いとの材料の流路が狭くなるので材料の流動抵抗が増加すいう利点もあった。また、DVD の貼合せ構造は中心る。その結果、内部応力が発生し、複屈折や反りおよに対して対称な構造なのに対して、CD の表面はインびピットの転写性などを悪化させる要因となる。そこ

ジェクションされた時そのままで、裏面は反射膜がスで、金型の温度と材料の温度を限界まで上げて材料のパッタされて、その上に保護膜がついているので、表流動性を改善し、成形条件（冷却時間など）の最適化

面と裏面で DVD のような対称構造にはならない。こを行い、上述の課題を解決した。また、ディスクの厚のため、DVD の方がディスクの温度安定度は極めて

みの規格は± 0.03 mm であるが、金型の高精度化とスよいという特徴がある。このことは、反りの規格を厳

タンパの厚さ分布を均一化することで達成できる。

しくでき、かつプレーヤにおける傾きの許容度を決める際に、機械系の傾きなどの規格をディスクの反りが（2）インジェクションマシン

小さいので、余裕を持って決められる利点がある。

DVD のインジェクションマシン（射出成型機）のプラスチックインジェクション技術は一種の貼合せ型締力は 45 トンである。LD は 300 トンで、大きさ技術になり、貼合せの際は、一度 2 枚を纏めて圧力かがかなり違う。DVD のインジェクションマシンは小け、圧力をその後落とすなどの細かいコントロールがさいため、クリーンルームに複数台セットされてい必要になる。

る。図 6.8 にインジェクションマシンのヘッド部分を厚さ 0.6 mm 基板の貼合せは量産性とレーザディス示す。DVD のプロセスではインジェクション、反射クで実績のあるホットメルト接着方式を用いている。

膜スパッタリング、貼りあわせ等のプロセスが連続し0.6 mm 厚基板の保護膜コーティング面に加熱溶融して行われるが、それぞれのプロセスの時間が違うた

たホットメルト接着材をローラを使って均一にかつ異め、ラインバランスを取る為に、プロセスタイムにあ物を巻き込まないように塗布した後、2 枚を重ね、圧わせて台数がセットされている。なかでは、インジェ着して行う。

クションがマシンも大きく時間もかかるので、イン

これは片面ダミーディスクの場合も同じである。貼ジェクションマシンに合わせて、他のマシンの台数をり合わせた後の DVD ディスクの反り量を表わすの規DVD 技術の系統化調査

51

格値が 0.8 度（R 方向）と厳しく、高温保存時にもこ内、70 ℃、50 %、96 H の高温保存試験を満たすこと

れを満足させることが要求されている。0.6 mm 厚基ができた。図 6.9 に自動化されてディスクが次々と搬板を貼り合わせる場合、レーザディスクと同じ接着材

送されていく様子を示す。図 6.10 は DVD ディスクのと貼合せ条件ではできない。そこで専用の設備、材製造工場の一例である。

料、条件を検討、採用した結果、チルト角度 0.8 度以

ROM ディスクの製造
ROM ディスクのマスターを製造する際にも思いがけない問題が発生する。
強い地震で記録が駄目になることもある。また、地磁気の変動の影響も受けるので、電車などが近くを通ると地面に電流が流れ、磁気変動が起こりトラックピッチが乱れるので、電車の線路などから離れた人家の少ないところに工場がある。LSI のマスク製造では、筆者が東芝にいた時に経験したことだが、原因不明でマスクの感光結果が乱れることがあった。原因を追究したところ、近くを通る人が鉄製のものを持っていると、影響を受けることが判明した。このため厳重に管理されているが、光ディスクでも、LSIほど記録が細かくはないが、同じような注意が必要である。

図 6.9

ディスクは流れ作業で運ばれていく

良い画像がテレビ放映などに提供されるようになっている。映画会社にとっては、画質が生命線であり、“風

フィルム→ビデオ信号変換（1）画質の改善

52

DVD 製造工場の一例

ルムの傷なども補修されるので、傷の無い色再現性の6.2 記録信号処理技術
6.2.1

図 6.10とともに去りぬ”などでは、アトランタの赤土の崖に行って色を撮ってきたという話まである。また彼ら

近年、テレビなどで放送される映画は画質が改善さのフィルムに対する執念は強く、フィルムではフィル

れ、雨降り映画などは全く見かけない。カラーフィル

ムグレインノイズがあるが、ビデオカメラで撮影した

ムは 3 層のカラーフィルターと銀塩感光層からなって

画像にはフィルムグレインノイズが無いため、わざわいる。ネガとポジがあり、3 層の感光層が重なっていざフィルムグレインノイズを足す処理をしたりしている。ネガは通常のフィルムカメラのフィルムであるる。電気会社は技術が日進月歩で、フォーマット、機が、ポジは 3 原色に対応し、通常の色が出る。フィル

材など頻繁に変えるので信用できないとして、フィル

ム映画は以前はセピア色に変色していたが、これはムを砂漠の高所にある洞窟の乾燥した低温の場所に貯フィルムの色フィルターが退色したために起きたので蔵しているとのことである。

あって、フィルムに元々記録された銀塩の感光層は変もっとも、現在は、映画収入は劇場よりも DVD が化していない。IBM がこの点に着目して、元々の感メインであり、映画の撮影はビデオカメラとフィルム光層の濃淡をスキャンして、これにフィルターの色レ

カメラの併用で行われている。また、Hollywood ス

スポンスを重ねる技術を開発し、撮影当時の画像が再

タジオが制定して、Digital Theatre 規格を作り、劇現されるようになった。この時ディジタル処理でフィ

場で映画を上映する場合の規格も定まっている。現在

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

の劇場での上映もビデオプロジェクターで行われるよ可能であった。C-Cube がマイクロプロセッサの並列

うになっている。これにより、昔はネガからポジをた

で、圧縮速度を上げたシステムを開発したが、スピーくさん作り、劇場に配給していたが、データを伝送すドが遅いため、フィードバックが遅れる問題があっるだけになり、封切を一斉に行えるようになった。35た。当時東芝では、DVD のリーダーになるためには、

mm フィルムの解像度は Hi Vision と同程度である。

全ての技術を自社で所有する必要があると認識し、ビ

4K ビデオは既に劇場映画を超えたとも言える。これ

デオ信号を MPEG-2 圧縮規格により圧縮する機械をにより、女優などの顔の皺がはっきり出すぎるという開発してワーナースタジオに供給し、プレーヤのキー

問題まで生じている。プロジェクターにも技術革新が部品である 1 チップ再生 LSI まで、全部自社で開発あり、マイクロミラー制御の DLP と液晶フィルター

して、他社が追随できないところまで到達していた。

による液晶プロジェクターがある。テキサスインス
トゥルメントの半導体技術に基づく半導体基板上にマ6.2.2

MPEG-2 圧縮

イクロ反射ミラーアレイをつける DLP が非常に画質

MPEG-2 Encoder は画質とビットレートのトレーがよいと評価が高かったが、日本メーカが開発した液ドオフを行う必要があり、一回目に試験的にコーディ

晶も技術進歩で、十分対抗できるだけの画質を出せる

ングして、2 度目に正式にコーディングを行う 2 パスようになり、現在は両方式が存在する。

でのコーディングが行われる。
DVD に記録する場合は全体のピット数の上限が決（2）コンテンツの準備まっており、その範囲内で、画質を上げるために、最DVD に記録するコンテンツの代表的なものは映画

適なビットレートの配分と可変ビットレート（VBR：

であるが、劇場用の映画は上映時間の制約で 93 分ぐ

Variable Bit Rate）の上限下限などを最初に決める。

らいが平均の長さである。しかし DVD ではそのよう2 パスでの圧縮の場合、最初に画面の一部をコーな制約が無いので、Director’s Cut と称して、監督がディングして、全体の activity（どのくらい細かく変

自分の好きなように内容を編集したものが出回ってい化しているかの指標）を決定し、それに基づいてビッる。これは通常の場合にはカットされた部分も入れトレートを決め、全体の圧縮を行う。ビットレートがたもので、これも DVD の魅力になっている。画面が高いほど、画質は良くなるが、ディスクに記録できる

横長のシネマスコープタイプでは Letter Box とする

総ピット数は決まっているので、その中でもビットか、適当な部分を抜き出して、4：3 または 16：9 のレートの配分が問題になる。圧縮は GOP（Group of

画面にするかは見る側で選ぶことが出来る。製作側がPictures）ごとに行われるが、GOP はシーンが変わる

4：3 で画面がカットされるのを嫌がって、強制的にときにビットレートが跳ね上がるために、シーンチェ

Letter Box しか表示させないように指定する機能もンジを検出して設定される。GOP では最初の画面はある。ただ、画面が小さくなりすぎる問題がある。冗静止画でエンコードし、そのあとは、前の画面から変談で、西部劇の決闘場面で真ん中だけ抜き出すと、空化した分のみエンコードする。これを B ピクチャと間を弾丸が飛んで何も見えなくなるなどと言ったこと称している。このため、全体が静止している画面でがあるが、実際はうまく処理されており、このようなは、実際は最初の画面だけがエンコードされて、残り例は無い。映画では、圧縮の際のアーチファクト（歪は同じ画面が繰り返されることになる。テレシネは実のようなもの）が問題の場合も有り、ディジタル放送

際には常にふらついているが、これも修正される。この最初のころは圧縮歪が目立って気になった。最近はのため、劇場で見る映画のような映画フィルムの揺れ

全く問題ないレベルになっている。Hollywood のスによる画面のふらつきはない。

タジオは自社の中に大きな映画館を持っており、そこで試写を行って画像の問題点をチェックしているが、

6.2.3

白人は元々あまり光の強くない北の方で生活していた（1）画像データの準備

オーサリング

ので、明るい光に弱い。家庭では白熱電球で、薄暗い

オーサリングでは、映像の画質がもっとも重点を置

ところで生活しているので、暗い画面のアーチファク

くところであり、最初にコンテンツを圧縮して、予定

トには非常に敏感である。日本人はあまり敏感ではな

した容量に収めることが必要である。通常、MPEG-2

い。MPEG-2 の圧縮機は東芝では、ECL を用いたディ

画像圧縮方式による原画像の圧縮を行う場合、圧縮後スクリート回路で行う機械を開発した。この機械は非のデータ量は完全には予測できない。それでも、画面常に高速なため、リアルタイムの半分の速さで圧縮がの中の小部分を複数個所選んで、全体を通じて圧縮しDVD 技術の系統化調査

53

54

てデータ量を予測している。その後で、全体の時間軸

圧縮、DTS（Option）と 3 方式ある。最近は 1 ビッで変化する量子化ステップをそれぞれの場面に対応し

ト AD/DA が MOSLSI で実現しやすい為に、主流にて設定して圧縮を行う。データの量子化ステップを大なっているが、DTS はほとんど 1 ビット AD/DA ときくすれば、ビットレートが下がり、ビット数が減る

類 似 し た 特 性 に な る。Dolby Digital は 音 声 信 号 をが画質は悪くなる。一方、量子化ステップを細かくす

フーリエ変換して、スペクトラムの中でレベルの低い

ると、画質はあがるがビット数が増える。このため、ものは間引くことによって圧縮効率を上げているが、画質と量子化ステップはトレードオフの関係にある。

間引かれたスペクトラムがあるため音は荒れる。一方

これをスタジオの技術関係者がスタジオ内の映画スクで、DTS は音声信号のエンベロープをスプライン曲

リーンで見ながら検証して、最終的な合否を決める。

線で近似しながら追っかけていく方式であり、データ

VBR（Variable Bit Rate）ではシーンチェンジをした量を減らすと曲線が音声のエンベロープに追随しな

ときに、データレートが跳ね上がり、画面の変化の無

くなりなまってしまうので、高域が減る傾向になる。

いところでは、データレートが下がる。圧縮では、時先に述べたが筆者は DTS を訪問した際に、LPCM、間的に変化の無い画像では、前のフレームの画像を繰

Dolby、DTS の音を試聴し、3 方式を完全に聞き分けり返してデータを削減したりする。圧縮のときには、て指摘したので、DTS のエンジニアにびっくりされ

GOP（Group Of Pictures）ごとに塊として圧縮する。

たことがあるが、LPCM を標準とした場合、Dolby

このため、シーンチェンジごとに GOP の切れ目を設は荒れ気味、DTS は高域の細部が丸まっている印象

定して、GOP ごとに圧縮を行い、量子化ステップをとなり、実際に聞き分けるのは容易であった。DVD

割り振って、最終的に全体のビット数が適正になるよの規格を作るときに、DTS は最初に提案してきたが、うに調整するが、画面に破綻が出ないことが必要条件

方式が完成しておらず、実験により検証できないものである。ビットレートは変化するが、NTSC ビデオ

は規格に入れないと宣言した。結局は期限までに方式

では 30 フレーム / 秒は決まっているので、画像ストが完成せず実証できなかったので、DVD Video としリーム内にタイムスタンプを設定して、このタイムスては Option となっており、プレーヤは対応する義務

タンプにあわせて、音声データも同一ストリームに含が無いので再生しなくても良い。なお、音声圧縮とめて記録する。映画は 24 フレーム / 秒、ビデオは 30

しては、AAC（Advanced Audio Coding）が最後にフレーム / 秒であり、24 フレームの映画に、1 秒間で出てきた技術で、最も圧縮効率が上がり、64 kbps で

30 フレームとの差の 6 フレームが付加される。30 フ

音声は十分な音質が確保される。元々電話の CODEC

レームの中に 6 フレームを 12 フィールドにして、分のために開発されたので、音声のビットレートは特に散させるが、24 フレームに 6 フレームを同じ画面を低く、モノ音声とした場合、CD ステレオの半分、1.44

繰り返して挿入することになる。これを 3-2 プルダウ

Mbps/2 ＝ 720 Kbps に対して、64 kbps と約 1/12 のンと言っているが、画面を挿入する際にフィールドでビットレートになっている。

挿入すると、時間的に戻るフィールドを挿入する場合

DVD は主たるコンテンツの準備だけでなく、言語があり、厳密には画面が戻っていることがあるが、実ファイル、字幕ファイル、メニュー画面などから任意際はほとんどわからない。現在は半導体メモリーが安のチャプターにジャンプする等、色々な機能を持って価で大容量になったので、画面の挿入も自然に行われいるため、それに適したストリームを作ることをオーるようになっている。

サリングと言っている。

（2）DVD-Video 規格の中のオーディオの規格

文

献

オーサリングのとき、DVD のストリームに画像と（2）菅 谷 寿 鴻、 平 浩 三、 高 須 登、 冨 田 尚 志：DVD

音声の多重化（マルチプレックス）を行う。DVD のディスク製造技術、東芝レビュー、Vol.51, No.11.

規格の中のオーディオは Linear PCM、Dolby Digital

pp.28-32（1996）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

7｜DVD プレーヤ・レコーダ
7.1 DVD プレーヤ
7.1.1

表 7.1

DVD プレーヤの基本スペック（1）概要

DVD プレーヤはテレビに接続する再生専用プレー
ヤである。図 7.1 にその基本構成を示す（1）。機能的にはディスクから記録信号を読取る光ピックアップ・メ
カユニット、各種サーボ処理、データ復調 & エラー
訂正を行う物理ブロック、主映像、副映像、音声デコードを行うアプリケーションブロック、ユーザの入 力操 作を受持つユーザインタフェースブロック、システム全体の制御を行うシステムコントローラから構成される。
光ピックアップは 5.1 で述べたが、実際に DVD プ
レーヤに使われる光ピックアップユニットは短波長赤色半導体レーザ、光学部品、フォトディテクタから構成される。微弱信号を高 S/N で伝送する 6 チャン
ネル電流 / 電圧変換 IC を内蔵する。メカユニットは
ピックアップユニット、ディスクモータ、ピックアップユニット送り機構、トレイローディング機構から構成される。DVD プレーヤの基本スペックを表 7.1 に
示す。

図 7.1

DVD Player の基本構成（1）DVD 技術の系統化調査

55

7.1.2

物理ブロック

ミックスした音声となる。ディジタル音声はドルビー

物理ブロックは機能的には RF 信号処理部、サーボ

ディジタル /5.1 チャンネルや PCM のディジタルデー

プロセッサ部、データプロセッサ部の 3 ブロックからタがディジタルインタフェース IEC-60958 で出力され構成される。

る。ドルビーマルチメディアデコーダ搭載 AV アン（1）RF 信号処理部

プに接続することで 5.1 チャンネルディジタルサラウ

波形等化、サーボエラー信号生成とレーザの制御を行う RF アンプ、DVD 用 1 ビーム位相差トラッキン

ンドを聞くことができる。
また 5.1 チャンネルをダウンミックスした 2 チャンネル

グエラー信号を生成する IC から構成される。

音声はドルビーサラウンドプロロジック* 3 信号に対応し（2）サーボプロセッサ部ている。

DVD/ CD ピックアップサーボ、送りモータサーボ、
CD-CLV（Constant Linear Velocity） デ ィ ス ク モ ー

7.1.4

ユーザインタフェースブロック

タ サ ー ボ 処 理 お よ び、CD 信 号 の 8-14 復 調 と CIRC

蛍光表示管による動作モード表示制御および操作ボ（Cross Interleave Reed-Solomon Code） エラー訂正

タン受付け、リモコン受光器の処理を行い、ユーザとを行う。

システムコントローラとのインタフェースを行う。

（3）データプロセッサ部
DVD-CLV ディスクモータサーボ処理、DVD 信号の 8-16 復調、RS-PC（Reed-Solomon Product Code）

7.1.5

システムコントローラ

DVD プレーヤ全体の動作を統括制御する。

エラー訂正を行う。
7.1.6
7.1.3 アプリケーションブロック

高精度メカユニット

高密度 DVD ディスクから信頼性高く信号を読取る

アプリケーションブロックは機能的には主映像デーには光ピックアップ、メカユニット、サーボ、それタ（MPEG-2 ビデオデコーダ）、副映像デコーダ（ビを制御するマイコンファームウェアが重要になる。ピック

デオプロセッサ）、NTSC エンコーダ､ 音声デコーダ

アップはジッタ、光軸振れ、キャリヤノイズ比、光出の 4 のブロックから構成される。

力などのばらつきを抑え込み、さらに低ジッタで信号（1）主映像データ（MPEG-2 ビデオデコーダ）を読取るためにはピックアップの光軸とディスクとのMPEG-2（Moving Picture Experts Group2）復調、間の垂直精度を CD 以上に高める必要がある。ここは副映像・音声パケットの分離、ワイドテレビ（16：9）

サーボによる追い込みが困難な部分であり、機械部品

対応スクイーズ映像（左右に圧縮した映像）を通常のの精度によるため、ピックアップとディスクモータのテレビ（4：3）に対応したレターボックス、パンスキャ

位置精度を向上させ、さらにピックアップのラジア

ン処理を行う。

ル・タンジェンシャル傾き調整機構（ピックアップの（2）副映像デコーダ（ビデオプロセッサ）

ラジアル方向（ディスクのトラックのサイド方向）の

副映像信号を復調、主映像信号とミキシング出力処

傾きとタンジェンシャル方向（ディスクのトラック方理、オンスクリーン表示用インタフェース、音声パ向）の傾きを調整する機構）の導入により、傾きを抑ケットの分離を行う。

える構 成とする。ディスクモータによるディスクの面 振（3）NTSC エンコーダ

れも調整困難な部分であり、ディスクテーブルとモータ

アナログコピーガード、GMS-A（Copy Generation

を一体加工し精度を向上させてこれを抑えている。

Management System-Analog）、NTSC エンコーダ処理を行う。映像データはコンポジット出力、コンポー
ネント出力（S 端子（Y/C）
、色差端子（Y/ Cr/ Cb）

7.1.7

ピックアップサーボ

ピックアップサーボには DVD 特有のデュアルレイ

を出力する。

ヤディスクに対するトラッキングサーボがある。CD（4）音声デコーダ再生で実績のあるビームトラッキング方式はシングル

ドルビーディジタル（AC-3）復調、リニア PCM/ デュアルの両ディスクに対応することはきわめて困（Pulse Code Modulation）などの処理を行う。音声
データは左右 2 チャンネルのアナログ音声、またはディジタル音声として出力される。ドルビーディジ
タルの場合は 5.1 チャンネルを 2 チャンネルにダウン

56

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

* プロロジック：ドルビーラボラトリーズライセンシングコー
ポレーションの商標
PAL プレーヤではドルビーディジタルがオプションとなり、代わりに MPEG Audio の復調が行われる。

難である。DVD 再生では 1 ビームトラッキング方式

た画像部分を再生すると自動的にアングルアイを採用し、安定したトラッキング性能を確保するためコンがテレビ画面に表示される。このアイコンに 1 ビーム位相差トラッキングエラー信号を生成してが不要の場合は OFF に設定いる。CD 再生は 3 ビームトラッキング方式を採用する。

・音声言語：字幕言語、ディスクメニュー言語は

フォーカスサーボは CD 再生、DVD 再生ともに非再生した時、記録されている各国語のうち、ど点収差方式を採用している。また、デュアルディスクの言語を優先して表示するかを設定の各レイヤへのレーザビームスポット切換えはレイヤ② タイトルメニュー/ ディスクメニュー

問ジャンプ回路により高速に行う。

各メニューが記録されているディスクを再生中

ピックアップサーボの主要部はディジタル化されてにタイトルまたはメニューボタンを押すと、それおり、RF ゲイン、フォーカス・トラッキングサーボに対応したメニューが表示され、カーソルボタン

等の最適回路定数設定は自動調整で行われる。

で再生したいタイトルまたはチャプタを選ぶ。
③ アングル切換

7.1.8

グラフィカルユーザインタフェース

複数アングルが記録されているディスクのマル

グラフィカルユーザインタフェースは DVD の持つチアングル区間を再生中にアングルボタンを押す

多彩な機能を誰もが簡単操作で使いこなせるようにすことで、最大 9 カメラアングルをシームレス再生るもので、そのためのリモコンは使用頻度の高いボタで切換えることができる。

ンを使いやすいところにレイアウトし、テレビ画面に表示されるメニューを見ながらブラインドタッチで操④ 字幕 / 音声切換
複数の言語が記録されたディスクを再生中に字作を可能とする。

幕または音声ボタンを押すことで、字幕は最大（1）通常映画再生のための必要な機能

32 ストリームから音声は最大 8 ストリームの中

操作ボタンとして電源、トレイ開閉、再生、一時停
止、停止、スキップ・アップ / ダウンをセット本体に配置し、リモコンがなくても単純なタイトルの再生をからダイレクトに各 1 言語の選択ができる。
⑤ マルチタイトル
マルチストーリー、インタラクティブストー

可能とする。

リー、パレンタルに対応したディスクは再生中に（2）多機能、多言語を使いこなすための機能表示される画面表示に従ったボタン操作を行うこDVD に は 本 体 初 期 設 定 を 行 う セ ッ ト ア ッ プ メとで、再生順序、再生方法をコントロールするナ

ニュー、見たいところを呼び出すためのタイトルメ

ビゲーションデータにもとづき進行する。なお、

ニュー、ディスクメニュー、複数のカメラアングルを

映像はシームレス再生で、画面の途切れることな切換えるアングル切換、複数の字幕 / 音声言語切換とく切替わる。

タイトルソフト側からの指示により選択するマルチタ
イトル機能がある。これらの機能を容易に実現するた
め、DVD 専用操作ボタンをリモコンに設けた。以下
その動作説明を行う。
① セットアップメニュー

7.2 DVD レコーダ
家庭でテレビやビデオカメラの画像を録画するには初期設定として、画面表示言語、テレビ画面形

90 年代までは磁気テープを用いる VTR しかなかっ

状、アングルアイコン、音声言語、字幕言語、ディ

た。2000 年代に入ると DVD レコーダはポスト VTR

スクメニュー言語などで構成され、電源 OFF でとして急速に普及し始めた。その中で東芝は早くかも設定内容は保持される。以下にそれぞれの設定

ら HDD（ハードディスクドライブ）と DVD のコン方法を説明する。

ビネーションである HDD&DVD レコーダに着目し、・画面表示言語：セットアップメニューの言語を

2001 年 4 月に第 1 号機となる RD-2000 を他社に先駆本体に用意された言語から設定
・テレビ画面形状（マルチ・アスペクト機能）：
接続するテレビに合わせ 16：9 か 4：3 に設定
4：3 を選んだときのみレターボックスかパン
スキャンの設定画面が表示される。
・アングルアイコン：マルチアングルで記録されけて製品化した（2）。それから現在に至るまで、各メー
カでは HDD 搭載モデルを主軸とした機種展開が盛んに行われている。
DVD レ コ ー ダ は 書 き 換 え 型 の メ デ ィ ア で あ る
DVD-RAM、DVD-RW そして追記型の DVD-R などのメディアを採用している。DVD レコーダはビデオ

DVD 技術の系統化調査

57

レコーディングフォーマットを用いて記録することにより、テープのような面倒なダビング作業なしで編集作業を行うことができる。
HDD を備えたレコーダでは DVD は HDD に記録されたものをダビングする使い方が多いと考えられ、高速記録できるメディアが求められる。
DVD のランダムアクセス機能を利用し、2001 年 7
月には録画中の番組を再生できる“追っかけ再生”機
能や、録画中のディスクに含まれる別番組が再生可能な機種が製品化された。2003 年 7 月に、DVD-RAM、DVD­  RW、DVD-R の 3 メ デ ィ ア に 対 応 し た DVDMulti Drive を採用したレコーダが発売された。DVD

図 7.2

レ コ ー ダ は 2002 年 12 月 に Ethernet 対 応 の 機 種 が発売された。これにより、インターネット上の iEPG

搭載 HDD 容量の変遷（2）びフィルタ回路などで構成されている。

（Internet Electronic Program Guide）サイトを利用

電源回路は各回路で必要な直流電圧を交流 100V かした番組予約、PC からの遠隔操作、電子メールによら作り出す回路である。高精度な直流電源電圧を必要

る番組予約が可能になった。また、2004 年 8 月にはとしている。

地上波チューナを二つ搭載した HDD 内蔵 DVD レ

フロント回路は前面入力端子、電源やトレイ開 / 閉

コーダが発売され、HDD に 2 番組同時録画が可能になどのキー入力回路、表示管駆動回路、リモコン受光

（3）

なった 。

素子などで構成されている。
図 7.3 は世界初の 2 番組同時記録を実現した“W

7.2.1

DVD レコーダ用 HDD録”機種の DVD レコーダの回路構成である。

前記 1 号機の HDD 容量は 30 GB であったが、こ構成要素としては中核となるシステム LSI を中心の 30G バイトの HDD には SP（標準）モード（4.6 Mに、インタフェース IC を回りに配置した構成になっ

ビット /s）時に約 12 時間の番組を録画することがている。

できた。それ以来、HDD の容量は機種ごとに増え続

図 7.3 に沿って主要な回路構成を説明する。

け、2004 年秋に発売した RD-X5 では 600G バイトの（1）シ ステム LSI：メイン CPU、MPEG-2 エンコー

HDD を搭載し、SP モードで約 272 時間の録画が可能

ダ / デコーダ、ビデオ A/D（Analog to Digital）になっている。

コ ン バ ー タ、 ビ デ オ デ コ ー ダ、ATAPI（AT

図 7.2 に東芝の搭載 HDD 容量の変遷を示す。HDD
容 量 は 急 速 に 拡 大 し、 現 在 で は 7 TB を 搭 載 し て、
10ch の放送番組 1 週間分（28 日間）の録画が可能な

Attachment Packet Interface）インタフェースなどを内蔵（2）ビデオ信号処理 IC： ビデオ A/D コンバータ、ビデオデコーダ機能を内蔵（4）機種も登場している 。

（3）MPEG エンコーダ IC
7.2.2

ハードウェアのシステム構成

ハードウェアのシステム構成はディジタル回路、ア（5）入 力切換え（2 回路）：ビデオ信号用アナログス

ナログ回路、電源回路、フロント回路の 4 ブロックでイッチ IC、音声信号用切換えスイッチ内蔵 A/D構成されている。

コンバータ IC で構成

ディジタル回路は映像音声のディジタル信号処理、（6）IEEE1394、LAN インタフェース

HDD/DVD への記録再生処理、レコーダの特長であ（7）タイマ CPU、表示管ドライバ

るネットワーク機能を実現する LAN インタフェー（8）オーディオ D/A コンバータ

ス、デジタルビデオカメラからのダビングを実現する（9）ビデオ I/P（Interlace/Progressive）コンバータ、IEEE1394（米国電気電子技術者協会規格 1394）イ
ンタフェースなどで構成されている。
アナログ回路は映像音声の入力切換え回路、映像音
声の D/A（Digital to Analog）変換後のドライバ及58（4）ストリーム切換え IC

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

ビデオエンコーダ
上記（2）～（4）及び（5）の 1 回路は W 録機能に必要な回路である。
信号の流れの概要を以下に説明する。

図 7.32ch 録画ができる HDD&DVD レコーダの回路構成（2）

録画時はチューナあるいはライン入力端子から入っ“気になる番組をハードディスクにどんどん録画し、てきた映像と音声信号は入力切換え回路に入力され気に入ったものだけを DVD にライブラリとして残る。ここで、外付けの MPEG-2 エンコーダでコードす”というコンセプトを追求した結果、RD-2000 では化される（記録 2）か、システム LSI 内蔵の MPEG-230 GB であった HDD 容量が RD-X5 では 600 GB まで

エンコーダでコード化される（記録 1）かの経路を大きくなった。容量に余裕があると、録画しておき、選択する。入力切換え後の映像信号はビデオ A/D コ

後で見るか見ないか選択するという使い方ができる。

ンバータとビデオデコーダを通った後、入力切換え

同時に 2 番組を記録できる W 録機能では HDD に 2回路において既に A/D 変換済みの音声信号ととも番組を同時録画中に、HDD 内に保存された別のタイに MPEG-2 にエンコードされ、システム LSI 内蔵のトル（録画コンテンツ）を再生することや、HDD かATAPI インタフェースから HDD 又は DVD に記録される。

ら DVD に別のタイトルをダビングすることもでき

再生時は HDD 又は DVD から入ってきた信号がシる。これは HDD の高速アクセス性のおかげであり、録画

ステム LSI で MPEG-2 デコードされ、映像音声信号
はオーディオ D/A コンバータなどの外付けの IC で
アナログ変換されて外部へ出力される。

中のユーザ操作の制限を極力なくすようにできている。
HDD の容量が大きくなるほど HDD 内に保存されるタイトルの数も多くなり、そのタイトルを検索しやすく整理する機能が必要になる。そこで HDD と

7.2.3

W 録コンセプトとその実現

DVD レコーダは第 1 号機の RD-2000 から DVD と

DVD 内のタイトルをフォルダに分類して保存する機能を設けている。

HDD の二つのストレージデバイスを搭載している。
これは「HDD で録り、DVD に残す」をコンセプトと

7.2.4

シームレスレート変換ダビング

した新しいスタイルを提案することを目的としたため

1 コマ単位に編集できるフレーム精度の編集機能もであった。しばらくはこのコンセプトに沿って DVD

DVD レコーダの特徴の一つである。しかし、MPEG-

レコーダは成長を続けた。

2 の特性上、編集済みのタイトルを再生すると編集点

しかし、HDD の容量が大きくなるとわざわざ DVD

では一瞬画像が停止してしまうという現象がある。こに録画しなおす必要がなくなり、HDD に残したままれを避けるため、レート変換ダビングという再エンで保存されるようになった。現在では録画画像を人にコードを伴うダビング処理を行う際、編集点がシーム渡す場合などに DVD に記録するという使い方が多い。

レスに接続するよう不要部分を除いて再エンコード処DVD 技術の系統化調査

59

理を行う。これはフレーム精度で制御しているため、

位ディジタル信号圧縮技術 MPEG-2 による動画圧縮

従来は不可能であったレート変換ダビング時のチャプタので、VHS ビデオやビデオ CD、レーザーディスクを開始・終了位置を正確に継承することも実現している。

上回る高画質映像、高音質音声を 133 分収録できる。
映像は水平解像度 500TV 本の高画質映像を実現、音

7.2.5

ディジタル放送対応 DVD レコーダ

声は CD の規格を上回るリニア PCM 音声（量子ビッ地上ディジタル放送、BS（放送衛星）ディジタル

ト 数 16/20/24 ビ ッ ト、 サ ン プ リ ン グ 周 波 数 48/96  

放送、CS（通信衛星）ディジタル放送に対応したハkHz）及びドルビーディジタル（AC-3）5.1ch 方式にイビジョン記録対応機種が 2005 年春に 1 号機 RD-Z1

対応している。

として製品化された。

②マルチ言語機能
音声で最大 8 言語、字幕で最大 32 言語を収録可能。

7.3
7.3.1

DVD ソフトに収録された 音声・字幕をユーザが自由

DVD プレーヤ・レコーダの実際に選択し組み合わせて再生することができる。
③マルチアスペクト機能

世界初の DVD プレーヤ

ワイド映像のフルスペック情報を 4：3 の映像に圧1995 年 9 月 15 日家電メーカ等 10 社が規格統一の縮してディスクに収録するスクイーズ方式にも対応し方針を発表し、12 月に DVD-Video の統一基本仕様がており、ワイドテレビではスクイーズ画像を 16：9 の正式に決められた。その後、暗号技術、CSS の採用

ワイド映像に戻して再生し高画質の映像を楽しめるが 1996 年 7 月に決まり、これらを基に、1996 年 11

（フルモード）。4：3 画面のテレビでは上下を縮める

月 1 日に東芝と松下電器産業が 1 号機を同時に製品

レターボックス、ワイド映像の一部分を 4：3 に切り化した。東芝の製品は当時の定価で 77,000 円だった。

出すパンスキャンのいずれかを選択し高画質の映像を

世界初の DVD プレーヤを図 7.4 に示す。

楽しめる。

松下電器は 1996 年 8 月 29 日に DVD プレーヤ 2 機
種と DVD プレーヤ内蔵テレビの 3 機種を 11 月に発あらかじめストーリー展開の選択を行ったり、ス

売すると発表した。標準価格は DVD プレーヤ DVD-

トーリーの分岐点ごとにメニュー 画面を設けストー

A300

79,800

リーを選択するなど、ソフト制作者が用意した様々な

260,000 円 で あ っ た。

ストーリー 展開を楽しむことのできるマルチストー

98,000 円、DVD プレーヤ DVD-A100円、DVD 内 蔵 TV TH-28GD1

DVD-A300 は重さ 3.5kg、幅 430 mm 高さ 87.5 mm 奥リー機能を備えている。

行き 295 mm で消費電力は 17 W で、高性能 MPEG-2⑤マルチアングル機能

デコーダ LSI を搭載、ツインフォーカスピックアッ

ソフト制作者側で一つの場面やシーンを複数のカメ
ラアングルで収録し、ユーザ側で好きなアングルを選（7）プを採用したのが特徴だった 。
一 方、 東 芝 も 1996 年 9 月 26 日 に DVD プ レ ー ヤ

択して再生できるマルチアングル機能を 備えている。

SD-3000 を 11 月に発売すると発表、11 月 1 日に同時

その後、各家電メーカでは DVD プレーヤの開発が発売となった。SD-3000 のスペックを表 7.2 に示す。

盛んに行われた。1997 年 11 月にはポータブル DVD

DVD の特徴を生かした次のような特徴がある 。

プレーヤ SD-P41 価格 75,000 円が初めて東芝から製品① 4.7 GB はじめ大容量で高音質・高画質ソフトの化された。これまでの DVD プレーヤはいわゆる据え（6）

長時間収録を実現

置きタイプであったが、気軽に持ち運んで別の部屋

片 面 4.7 GB タイプの大容量ディスクでは、 高 品

で使用するなど、DVD の利用の幅を広げる商品とし（a）東芝製 SD-3000（6）（b）松下電器製 DVD-A300（7）
図 7.4

60

④マルチストーリー機能

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

世界初の DVD プレーヤ

表 7.2SD-3000 のスペック（6）対応規格

DVD-Video ディスク、CD オーディオディスク再生可能

ビデオ特性

NTSC 対応、MPEG-2 映像圧縮対応（ISO/IEC-13 8 18）
可変ビットレート対応、ワイドアスペクト比 16：9 対応
レターボックス対応、
パンスキャン対応、字幕 32ch から 1ch 選択可能

ビデオ出力

1.0 v（p-p）/75 Ω

Ｓビデオ出力（Y）1.0 V（p-p）/75 Ω（C）0.286 V（p-p）/75 Ω
ドルビーディジタル（AC-3）対応
ドルビープロロジック出力対応
5.1ch デジタルサラウンド（ディジタル出カ）対応
リニア PCM オーディオ対応
音声 8 ストリームから 1 ストリーム選択可能

オーディオ特性アナログ出カ

2.0 V/330 Ω 周波数特性：10-20 kHz, S/N 96 dB
ダイナミックレンジ：93 dB 全高調波歪率：0.006%

ディジタル出カ0.5 V（p-p）/75 Ω

出力端子 ビデオ出力
オーディオ出力
電源

ビデオ出力 1 系統（PIN）
Ｓビデオ出力 1 系統 色差出力 1 系統（Y, Cr, Cb）
アナログ出力 LR 2 系統 （PIN）
PCM/AC-3 ディジタル出力 2 系統 （同軸 / 光）本体

AC 100 V ± 10 %（50 Hz/60 Hz）

リモコン  

DC 3 V（単 4 乾電池× 2）

消費電力

18 W（木体）

外形寸法

幅 430 mm、高さ 81 mm、奥行き 308 mm

質

3.2 kg量  て期待された。図 7.5 に示すように、幅 257 mm 奥行
182 mm 厚さ 47 mm で重さ 1.2kg とコンパクトサイ（8）②ディジタル RF プロセッシング LSI の採用
ディジタル RF プロセッシング LSI の採用により、ディスクごとにジッタ値をディジタル計測し、ディスズを実現した 。
図 7.6 に示す DVD プレーヤ DVP-S7000 はソニーのクの個体差、環境や経時によるディスクの変化などに

DVD プレーヤ 1 号機で、質量 7.0 kg、本体の寸法はプレーヤが対応できる設計とし、これにより最低のエ

幅 430 mm 高さ 111 mm 奥行き 395 mm、消費電力

ラーレート状態で信号を読み取ることができ、安定し（9）は 28 W であった 。CD をはじめとするディジタル

たディスクの再生が可能としている。

機器の開発・商品化で培ってきた光学系、半導体、画③チルトサーボ機構の導入

像圧縮技術により、DVD ビデオソフトの高画質な映ディスクの反りや回転時の傾きを電気的に検出し、像、高音質な音声を高画質、高音質と共になめらかな

光軸を常にディスクに対して垂直に保つチルトサーボ

変速再生も実現し、クリックジョグシャトル付きリモ機構を導入し、DVD ディスクの安定した再生を実現。

（8）コンで操作性を向上させた 。

④ 10 ビット変換の映像 D/A コンバータの採用

数々の特徴を述べているが、主なものは

DVD ディスクからの 8 ビットのデータを 10 ビッ①独自開発“独立デュアルピックアップ”を搭載

トに変換、演算処理を行ない、最終段の D/A コン

ソニーが独自に開発した“独立デュアルピックアッ

バ ー ト で も 10 ビ ッ ト の 処 理 を す る 映 像 D/A コ ンプ”を搭載、DVD ディスク用に波長 650 nm のレー

バータを採用、これにより、映像情報の細部までを忠ザ、ビデオ CD と音楽 CD 用に波長 780 nm のレーザ

実に、アナログ信号としてテレビ等映像機器に出力すと、各々に専用ピックアップを採用することにより、ることができる。

異なる物理特性をもつ各ディスクに対し、最適な信号⑤デ ジタルビデオノイズリダクション（DNR）回路の読み取りを可能としている。また 2 層方式の DVDの搭載

ディスク（容量 8.5 GB）の読み取りも可能。

循環型ノイズリダクション回路をベースとしたデジ

DVD 技術の系統化調査

61

DVD ビデオプレーヤーの機能を全てファームウエ
ア（ハードウェアとソフトウェアの組合せ）により実現することで今後の再生機能の向上やバージョンアップ、新世代の表示技術であるプログレッシブ再生などに、より広範にソフトウェアのみで拡張可能になった。折からのプレステ人気もあって、発売から 3 日間
で 累計販売台数 98 万台を達成した（11）。
7.3.2

世界初の DVD レコーダ

その後、各メーカの熾烈な新製品開発競争が展開されて、1999 年 11 月にパイオニアは世界初の家庭用
DVD レコーダ DVR-1000 を 25 万円で発売した。記録
メディアは DVD-RW だった。記録メディアの供給が
図 7.5十分でなかったので、パイオニアはレコーダの発売にポータブル DVD プレーヤ 1 号機

合わせて、録画用 DVD-RW ディスクも同時に発売し東芝 SD-P410（8）た。続いて、2000 年 6 月に DVD-RAM に記録する家
庭用 DVD レコーダの 1 号機 DMR-E10 を松下電器が製品化、2000 年 12 月には DVD-R に記録できる DVD
レコーダ DVR-2000 を再びパイオニアが製品化した。
一方、2001 年 4 月に HDD を内蔵した DVD レコーダ
1 号機 RD-2000 を東芝が製品化した。
なお、PC 用では松下電器が外付けタイプの DVDRAMドライブ LF-D100J を 1998 年 1 月に価 格 10 万 円
で発売、一般向けでは初めての製品とされる。DVD図 7.6

DVD プレーヤ 1 号機

ソニーDVP-S7000（9）RAM 規 格 Ver. 1.0 に 準 拠、 容 量 は 片 面 2.6 GB、 両
面 5.2 GB となっている。日立製作所も 1998 年 4 月にタルビデオノイズリダクション（DNR）回路で、ビDVD-RAM ドライブを発売している。

デオ信号からノイズ成分と思われる信号を分離、抽出することにより、動画再生中の静止部分（背景など）（1）DVD-RW に録画するパイオニアの DVR-1000（12）に現われるノイズの減少を図り、チラツキの少ない映

パ イ オ ニ ア が DVR-1000 と し て DVD レ コ ー ダ を像の再現を可能としている。本機能はビデオ CD にも1999 年 11 月に発売した。外観を図 7.7 に示す。記録有効。

メディアの DVD-RW は DVD ビデオと同じ容量の 4.7

2 0 0 0 年 3 月 4 日には SON Y COM PUTER

GB、直径 12 cm の光ディスクで、DVD Forum で決ENTERTAINMENT INC. 社が 発売するコンピュータ

定された規格である。録画時間は標準モード（SP）

エンタテインメント・システム「プレイステーション 2」

で 2 時間、次のような特徴があった。

SCPH-10000（略称：S2）に、DVD 専用プレーヤ並の多機能性と高画質を実現した DVD プレーヤが標準機
能として搭載された。マルチ言語（音声及び字幕）、
マルチアングル、マルチストーリー及び視聴年齢制限（パレンタルロック、8 段階）などの DVD ならではの多彩な再生機能に対応、画像品位においてもスーパーコンピュータに匹敵する演算性能を有する 128 ビッ
ト CPU と専用のグラフイックス・エンジン「グラフイックス・シンセサイザ」を駆使したソフトウェア処理により、高級 DVD ビデオプレーヤーに匹敵する高（10）画質を実現した

62。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 7.7

1999 年に発売された世界初の DVD-RW レコーダ
パイオニア DVR-1000（12）①頭出し不要の簡単録画「DVR-1000」では、REC ボタンを押すだけで即座に録画を開始、面倒な頭出しが必要ない。
VTR のように録画できる場所を早送り・巻き戻
しで探したり、録画済の部分に誤って上書きしてしまう心配もない。ディスクを挿入するだけ
で、録画されている内容や記録可能な領域などを自動的にサーチし表示する。また、複数の番組を録画予約した場合は、現在挿入しているディ

図 7.8

世界初の DVD-RAM レコーダ
松下電器 DMR-E10（13）スクに、どの番組まで録画可能かを表示する。
②録 画内容・時間に応じて最適な画質が選べるマ
ニュアルレート録画（2）DVD-RAM に録画する松下電器の DMR-E10（13）「DVR-1000」は録画内容・時間に応じて最適

DMR-E10 は DVD-RAM に記録する世界初の家庭な画質が選べるマニュアルレート録画が可能。

用 DVD レコーダで、図 7.8 示すように、重さ 7.2 kg、最短の 1 時間から最長の 6 時間まで、32 ステッ

本 体 の 寸 法 は 幅 430 mm 高 さ 125 mm 奥 行 き 352

プの録画モード（記録レート）を選択すること

mm、消費電力は 48 W であった。記録メディアは 4.7で録画したい番組の時間とディスクの残量時間

GB DVD-RAM ディスクで、XP で約 60 分、SP で約から、最適な画質を選ぶことができる。

120 分の録画ができた。

③ディスクの録画内容が一覧できる「ディスクナビ」

DVD の機能を生かした下記のような特徴がある。

「ディスクナビ」ボタンを押すと、ディスクに①高画質・高音質の長時間録画を実現した先進の録画されている内容が静止画で一覧表示される。

ディジタル技術搭載

見たいタイトルを画面上で選択・決定するだけ

独自の高画質技術で、ハイクオリティな映像

で、すぐにそのタイトルの再生がスタートし、と長時間録画を実現するハイブリット VBR（バVTR のように、早送り、巻き戻しをする必要が

リアブル・ビット・レート）方式を採用。また、なく、再生の頭出しが一発でできる。また、ディ

録画時間と内容（目的）に合わせて選べる録画

スクナビで表示される見出し用の静止画を好みモードが設定できる。

のシーンに変更することも可能。
④ MD なみの簡単操作を実現した楽々ビデオ編集②ディスクならではのランダムアクセスによる快適
操作性

ノンリニアなプログラム編集も簡単に行なえ

VTR のように巻き戻しも、早送りも不要で、る。VTR のように 2 台のデッキを使用し、手間すぐに録画可能で、最後に録画した映像もすぐのかかるダビングをする必要がなく、リモコンに再生できる。

を使いながら MD なみの手軽さで、多彩な編集作業が簡単に行なえる。

③用途を拡げる多彩な再生機能搭載
多彩なディスクの再生に対応したマルチディ

タイトル単位の消去、保護はもちろん、映像

スク再生・劇場をリアルなサウンドに再現するを見ながら編集ポイントを打つことで、部分的ドルビーディジタル 5.1ch サラウンドデコーダ内

な消去やコピーなども自由自在。あたかも実際

蔵＆ DTS ディジタル出力対応・高精細映像を再に切り貼りしたようなプレイリストを作成し、現するプログレッシブ再生など、画質・音質で見たいシーンを見たい順番で再生することも思

多彩に楽しめる。

いのままできる。
⑤ディスクごとに録画の予約情報を記憶できるディ
スク予約機能2001 年 12 月には日本ビクター（現：JVC ケンウッド）が DVD-RAM 方式の単体機「HR-VDR1」を発売している。

「DVR-1000」では、録画の予約情報をディス
ク自体に記憶させることができる。このディス（3）DVD-R に録画するパイオニアの DVR-2000（14）ク予約機能を使えば、ディスクを本体に挿入す

DVR-2000 は DVD-R に記録可能にした世界初の家

るだけで、予約録画の準備は完了。

庭用 DVD レコーダで図 7.9 に示すように、重さ 8.5kg、本体の寸法は幅 420 mm 高さ 144 mm 奥行きDVD 技術の系統化調査

63図 7.9

世界初の DVD-R レコーダ

図 7.10

世界初の HDD 内蔵 DVD レコーダ

パイオニア DVR-2000

東芝 RD-2000（15）389 mm、消費電力は 75 W であった。記録メディア

シブ出力に対応した。S 社にも OEM 供給された。ソは DVD-R の他、DVD-RW にも対応している。

ニーは 2001 年 9 月に PDR-A1 として発売した。

（14）

更に、DV 方式のビデオカメラとのデジタルダビン

2002 年 3 月に松下電器が発売した DVD レコーダ

グを可能に、DVD-R ディスクは、上書き消去の心配

DMR-E30 は 初 め て 定 価 が 10 万 円 を 切 り、DVD レ

がなく、繰り返しの再生でも画質・音質の劣化がない

コーダ人気に拍車をかけることになった。

ので、ビデオカメラで撮影したお子様の成長記録な
ど、大切な映像を保存するのに最適としている。
現在最も多く使われている DVD-R ディスクに録画できる DVD レコーダはその後、2001 年 7 月に松下世 界 初 の HDD を 内 蔵 し た DVÐ レ コ ー ダ 1 号 機
RD-2000 は 2001 年 4 月に東芝が製品化した。

電器から発売された。松下電器の DMR-E20 で価格

図 7.10 に示すように、希望小売価格 27 万円、重さ135,000 円、外形寸法は幅 430 mm 高さ 120 mm 奥行

8.9kg、本体の寸法は幅 430 mm 高さ 110 mm 奥行き

き 351 mm、重さは 6.1 kg。DVD-RAM を使用した場

360 mm であった。

合に、DVD としては世界で初めて録画中のソースを

30 GB の HDD と 4.7 GB の DVD-RAM ドライブを前に戻って再生できるタイムシフト機能を搭載した。

内蔵しているので、最長で約 33 時間半までの録画時

前述の追っかけ再生と同じ。

間と、HDD と DVD-RAM 間での相互の編集記録を可パイオニアも同時期に DVR2000 の後継機種 DVR-

能にし、今では当たり前の「テレビ番組は HDD に録7000 を 198,000 円で発売した。改良点はプログレッ

画して見る」「残したい映像だけ DVD でライブラリ

表 7.3

64

（4）HDD 内蔵 DVD レコーダ（15）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

HDD 内蔵 DVD レコーダ 東芝 RD-2000 の仕様（15）Vol.27 2019. June

保存する」という新しい AV スタイルを提案した。

参照

また、録画が始まっている番組でも冒頭から再生す（9）ソニー報道資料、DVD ビデオソフトの高画質なることができる「追っかけ再生機能」や受信中の番組

映像を再現 音楽 CD、ビデオ CD（Ver. 2.0）のの一時停止や再生ができる「TV お好み再生機能」な再生も可能な DVD プレーヤ『DVP-S7000』 発

ど、大容量で高速アクセスが可能な HDD の特長を活売、1997 年 1 月 9 日

かした機能を実現した。主な仕様を表 7.3 に示す。

https://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press_

なお、2000 年 11 月の発表当初は同年 12 月 22 日に発売を予定していたが、実際の発売は 2001 年 4 月にArchive/199701/97V-001/index.html 2019 年 2月参照（10）SONY COMPUTER ENTERTAINMENT INC.

なった。
この HDD で採り、DVD に残すという概念はその後の DVD レコーダの主力製品となって行った。
2002 年 12 月にはパイオニアから 120 GB の大容量プレスリリース、「プレイステーション 2」 本格的 DVD
ビデオプレーヤー機能搭載、2000 年 2 月 10 日
https://www.sie.com/content/dam/corporate/

HDD を搭載し、最長 153 時間の録画を実現する DVD

jp/corporate/release/pdf/000210.pdf

レコーダ DVR-99H が発売された。

月参照

2019 年 2

松下電器からは 2003 年 4 月に 80 GB の HDD 搭載（11）
SONY COMPUTER ENTERTAINMENT INC.

DVD レコーダ DMR-E80H が製品化され、HDD から

プレスリリース、「プレイステーション 2」初回

DVD へ、最大 12 倍速でダビングされた。

販売台数 98 万台を達成、2000 年 3 月 6 日

ソニーは 2003 年 12 月に 250 GB の HDD 搭載 DVD

https://www.sie.com/content/dam/corporate/

レコーダ DESR-7000 と 160 GB の HDD 搭載 DVD レ

jp/corporate/release/pdf/000306.pdf   2019 年 2（16）

コーダ DESR-5000 を同時発売している

。

月参照
（12）
パイオニアプレスリリース、世界初、DVD ディ

文献ス ク へ の 録 画 を 実 現 DVD レ コ ー ダ「DVR −（1）五十嵐正男：DVD プレーヤ―、映像情報メディア学会誌 Vol.51, No.7, pp.965～969（1997）（2）肥後正寿、神尾広幸：HDD&DVD レコーダ、東芝レビュー､ Vol.60, No.12, pp.7-10（2005）（3）佐藤裕治、永井宏一：8-8 DVD レコーダ・プレー

1000」新発売～「テープから、ディスクへ」いま、メディアが変わる～、1999 年 11 月 25 日
https://jpn.pioneer/ja/corp/news/press/index/636

2019 年 2 月参照（13）パナソニック Home Page、DVD ビデオレコーダ

ヤ、画像電子学会誌、Vol.33, No.6, pp.1038-1040

DMR-E10（2004）

https://panasonic.jp/diga/p-db/DMR-E10.html（4）Panasonic DVD レコーダ

パンフレット、2018

年 12 月2019 年 2 月参照（14）
パイオニアプレスリリース 世界初 既存の DVD プ（5）Toshiba DVD レコーダ

パンフレット、2018 年

8月

レーヤや、DVD ビデオに対応したパソコンでの再生互換を実現 ビデオモード録画対応の DVD レコー（6）東芝ニュースリリース、DVD ビデオプレーヤのダ「DVR-2000」を新発売、2000 年 11 月 20 日

商品化について、1996 年 9 月 26 日

https://jpn.pioneer/ja/corp/news/press/index-

https://www.toshiba.co.jp/about/press/1996_09//567

pr_j2603.htm

2019 年 2 月参照

2019 年 2 月参照（15）
東 芝 ニ ュ ー ス リ リ ー ス、 世 界 初 の HDD&DVD（7）東芝ニュースリリース、持ち運びに便利な業界最ビデオレコーダ「RD-2000」の新発売について、

小サイズの DVD ビデオプレーヤーの発売につい2000 年 11 月 16 日て、1997 年 9 月 29 日

http://www.toshiba.co.jp/about/press/2000_11/

https://www.toshiba.co.jp/about/press/1997_09/

pr_j1602.htm

pr_j2901.htm 2019 年 2 月参照（16）ソ ニ ー 報 道 資 料（8）パナソニック Home Page、DVD レコーダ・DVD
プレーヤ・ビデオデッキ商品詳細

DVD-A300

https://av.jpn.support.panasonic.com/support/
product/video/02/DVD-A300.html

2019 年 2 月参照
DESR-7000 DESR-5000、2003

年 10 月 7 日
https://www.sony.jp/CorporateCruise/
Press/200310/03-1007/

2019 年 2 月

DVD 技術の系統化調査

65

8｜DVD の市場
8.1 DVD 以後のスタジオ

BD の再生回路に送り込むことにより、再生は可能である。
一方、CG による映画製作の蔓延が生じ、金のかかるスター養成をサボるようになったので、今はスター

これまで映画館での上映と一部の放送事業者への不在になっている。フランス映画、イタリア映画など

提供による収益だけであったのが、DVD の出現で、も衰退している。古い映画をリメークして DVD 出版

Hollywood のスタジオ収入の倍増という大きな構造することにより、ハリウッドの収入が増えたが、楽し変化が起こった。その後、2K 対応（現在の HD デジて儲けることを覚えた結果新作が出にくくなり、映画

タル放送）の HD-DVD や BD が登場した。

の話題作は少なくなっている。古い映画のリメークは2018 年から BS で放送が開始された 4K/8K 対応に

IBM の技術により、非常に綺麗な映像が得られるよは新しいディスクの規格が必要になるが、4K 対応はうになった。TV 放映では、雑音が無く、カラーも美Blu-ray Disc Association にて Ultra HD Blu-ray

しい映像が得られている。

（UHD BD）が規格化された。Disc は 25 GB × 2 層、このように、劇場映画収入は減ったが、DVD と

33 GB × 2 － 3 層のいずれかとなる。ディスクとしてTV にコンテンツを売ることによる収入が増えた結は互換性がないが、信号をダウンコンバートすれば、果、一層、多角化が進んでいる。

DVD のコンテンツについては、東芝が Warner Home Video と協力してコンテンツを集め、競合する
ソニーが Sony Pictures からコンテンツを熱心に出し、松下電器が Universal Studio を買収してコンテンツを集めた。その結果、DVD のコンテンツは最初からかなりの量が集まった。Disney、Dream Works、
スタジオジブリなどは様子見で、成功してから後出しじゃんけんを狙ったが、実際は先行して発売したWarner が売り上げが急増して儲かったので、あせって出した裏事情もあったようだ。

8.2

フトとハードの普及が連動して、市場の伸びをもたら

DVD の市場

していることがよくわかる（1）。
アナログ方式のレコードがディジタル方式の CD へ

音声と映像の分野では記録技術の発達により、20と変化し、アナログ方式の VTR がディジタル方式の～30 年に一度、革新的なパッケージメディアが登場

DVD へと記録メディアはオーディオ、ビデオ共にアしてきている。初めはエジソンが鑞管による音声記

ナログ方式からディジタル方式へと変化してきた。こ録を発明した。その後、円盤のレコードが SP、LP とれからは高速な情報通信と大容量記録媒体の進歩によ発展した。それまではアナログ記録だったが、CD かり、従来の記録メディアを介することなく、インターらディジタル技術が投入された。CD はディジタル

ネット配信へと変化していく。個別に所有している

メディアとしては最初の商品だったが大成功を納め

HDD や USB などの半導体メモリに直接記録し保存た。これを受け、ディジタル技術と記録技術の発達する方式やクラウドに保存しておく方式も普及していにより、CD の 6 倍の記録容量を実現し、ビデオとくと予想される。

オーディオの総合的なメディアを実現したのが DVD

各種の方式が乱立していた VTR では記録保存して（Digital Versatile Disc）である。このため、DVD はおいた映像が再生する機器がなくなり見られないとい市場の伸びも従来の記録メディアになく順調だった。

う事態が発生している。記録メディアに保存していた

図 8.1 に DVD ビデオプレーヤの市場の推移を示す。

映像は普及時期が過ぎると再生できなくなる危険をは

過去の CD、VHS、LD 等と比較して、DVD の伸びはらんでいる。

驚異的であり、タイトル数の伸びも図 8.2 に示すように、ハードと同じような曲線を描いて伸びている。ソ66

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

図 8.1

DVD ビデオプレーヤ世界市場の伸び（1）

図 8.2

（1）
DVD ソフトの普及（全世界合計）

約などの要因で生産高は減少していった。HD ディジ

8.3 DVD レコーダ・プレーヤの生産高

タル放送対応の HD-DVD と BD が発売されて急速に生産高が増加、2011 年にピークを迎えたが、その後、経済状況の悪化要因やネット配信の普及により減少傾

DVD レコーダ・プレーヤの生産高の統計は JEITA（日本電子機械工業会）では 2000 年から始まった。

向にある。

2018 年までの生産高を表 8.1、図 8.3 に示す。2002 年

な お、 多 く の 民 生 用 機 器 の 場 合 と 同 じ よ う に、まではほとんどが DVD プレーヤだったので統計上もDVD レコーダ・プレーヤも海外生産が多くなり、表一括して DVD として取り扱われている。

8.2、図 8.4 に示すように、国内生産の倍近くを輸入

2003 年以降は DVD レコーダとプレーヤが分かれ、する状況にある。また、同じビデオメディアである

プレーヤは 2004 年にピークを迎えた。2003 年に HD

VTR の生産高を比較すると表 8.3、図 8.5 に示すようディジタル放送が開始されたこと、コピーテンの制に、2002 年を境に逆転していることが判る。

10000
9000
8000

生産高

数量（千

7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
DVDレコーダ
DVD合計
BDプレーヤ

年
図 8.3

DVD

国内生産高

単位 : 千台

DVDプレーヤ
BDレコーダBD合計

文献（2）を参照して作成

DVD 技術の系統化調査

67BDプレーヤ

図8.3 DVD

国内生産高

表 8.1

BD合計

単位:千台 文献(2) を参照して作成

表 8.1 DVD 国内生産高 文献(2)を参照して作成
DVD 国内生産高 文献（2）を参照して作成

DVDレコーダ・プレーヤ
BDレコーダ・プレーヤ
レコーダ プレーヤ
合計
レコーダ プレーヤ
合計
2000
840
2001
1,709
2002
3,379
2003
1,962
3,242
5,204
2004
4,071
3,169
7,240
2005
4,238
2,894
7,132
2006
3,482
2,450
5,932
2007
2,991
2,545
5,536
2008
2,240
2,057
4,296
2009
1,367
1,577
2,944
2,895
128
3,022
2010
1,162
1,344
2,506
4,946
294
5,240
2011
771
1,085
1,856
6,398
391
6,789
2012
1,065
2,796
469
3,265
2013
934
2,497
543
3,040
2014
782
2,472
632
3,104
2015
675
2,134
599
2,733
2016
534
2,042
629
2,671
2017
469
1,934
603
2,537
2018
405
2,051
563
2,614
年

文献(3)を参照して作成

14000

年文献(3)を参照して作成
DVD輸入
2000
年
DVD輸入
2001
2000
2002
3,604
2001
2003
5,248
2002
3,604
2004
8,468
2003
5,248
2005
9,322
2004
8,468
2006
8,634
2005
9,322
2007
11,028
2006
8,634
2008
12,1302007
11,0282009
11,285
2010
13,127
2008
12,1302011
12,3062009
11,285
2012
7,845
2010
13,127
2013
7,386
2011
12,306
2014
7,504
2012
7,845
2015
6,041
2013
7,386
2016
6,146
2014
7,504
2017
5,888

14000
12000

文献（3）を参照して作成
表 8.2
DVD 輸入高

68

12000
10000

生産高 生産高
数量（千台）
数量（千台）

10000
8000
6000
8000
4000
6000
2000
4000
0
2000

0

年
図8,4 DVD輸入高の推移 単位:千台 文献(3)を参照して作成

年

単位 : 千台文献（3）を参照して作成
図 8.4
DVD 輸入高の推移単位:千台
図8,4DVD輸入高の推移
文献(3)を参照して作成

6,041
6,146
5,888

国立科学博物館技術の系統化調査報告

840
1709
3379
5204
7240
7132
5932
5536
4296
5966
7746
8645
4330
3974
3886
3408
3205
3006
3019

3

表 8.2 DVD 輸入高
表 8.2 DVD 輸入高

2015
2016
2017

総計

Vol.27 2019. June

表 8.3 DVD と VTR 国内生産高の比較

8,000

表 8.3 文献(3)を参照して作成
DVD と VTR 国内生産高の比較

7,000

文献（3）を参照して作成

6,000

年
VTR DVD
2000 6,412 840
2001 6,132 1,709
2002 4,729 3,379
2003 2,952 5,204
2004 1,848 7,240
2005 1,093 7,132
2006 570 5,932
2007 289 5,536
2008 163 4,296

5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
VTR

図 8.5

図 8.5 DVD文献と（3）VTR
国内生産高の比較を参照して作成
DVD と VTR 国内生産高の比較
文献(3)を参照して作成

8.4 DVD ソフトの実際
8.4.1

DVD

ビデオソフトの売上げ

ビデオソフトについては一般社団法人 日本映像ソフト協会で統計が報告されている（3）。それによると、
表 8.4、図 8.6 に示すように、DVD の出現前はビデオ
カセット（VTR ソフト）と LD がほとんどを占めていたが、その後は DVD ビデオが圧倒的に増加している。なお、UMD はプレイステーションポータブル用ソフトである。
8.4 DVD ソフトの実際

8.4.1 ビデオソフトの売上げ

ビデオソフトについては一般社団法人 日本映像ソフト協会で統計が報告されている（3）。それによると、表 8

図 8.6 に示すように、DVD の出現前はビデオカセット(VTR ソフト)と LD がほとんどを占めていたが、そのは DVD ビデオが圧倒的に増加している。なお、UMD はプレイステーションポータブル用ソフトである。

5

図 8.6

ビデオソフトの推移

売上金額

文献（4）による

DVD 技術の系統化調査69文献（4）よ り 転 載
売上金額による

ビデオソフトの推移
表 8.4

70

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

8.4.2

ビデオソフトの実際

DVD プレーヤは 1996 年 11 月に発売されたが、それ に 合 わ せ て DVD ソ フ ト も 発 売 さ れ た。 図 8.7 は
東 芝 EMI か ら 製 品 化 さ れ た DVD-Video の 第 1 号
で あ る。TOBF-5001 の 刻 印 が 見 え る。 タ イ ト ル は
EIKICHI YAZAWA OPEN RECORDING GIG であった。
同時期に、Warner Home Video 社でも DVD-Videoが発売された。図 8.8 は日本向けに発売された DVDVideo でタイトルは The Body Guard と書かれている。
文献（1）山 田 尚 志： 小 特 集 DVD の 生 い 立 ち か ら 次 世

図 8.7

初期の DVD-Video

TOBF-5001 の刻印が見える

図 8.8

Warner Home Video の DVD-Video

代 DVD まで 1. 総論、映像情報メディア学会誌
vol.56, No.4, pp.518-520（2002）（2）JEITA 日本電子機械工業会統計資料 民生用電子機器国内出荷統計
https://www.jeita.or.jp/japanese/stat/
shipment/index.htm（3）JEITA 日本電子機械工業会統計資料

日本の電子工業の生産・輸出・輸入
https://www.jeita.or.jp/japanese/stat/electronic/2018/index.htm（4）日本映像ソフト協会

各種調査報告ビデオソフトの売上金額の推移
http://jva-net.or.jp/report/videomarket_2.pdf
日本向け

DVD 技術の系統化調査

71

9｜むすびDVD が劇場並みの画質で、一般家庭で映画を楽し謝辞めるという目標をクリアし、多くの人に楽しみを提供

本報告「DVD 技術の系統化」をまとめるに当たっしたことは開発に携わった者として非常に喜ばしい。

ては以下の方々からご指導、ご教示を頂くとともに、

これまでのメディアと異なり、規格を決める際にコ貴重な資料・情報・写真をご提供頂いた。この場を借ンテンツ提供側が参加して新しい機能が導入され、更りて深く感謝の意を表する。

に魅力を増したことも普及に拍車をかけたと思われ報告書全般：る。
また、DVD によってディスプレイ技術への注目度

元株式会社東芝

濱口和男氏

石川佳代子氏

入江英之氏が増し、プラズマ、液晶、プロジェクションなどの技

竹村裕夫氏

写真・資料提供：

術進歩が著しく加速された。

パナソニック株式会社

後藤芳稔氏

株式会社デジタルストリーム

青柳哲次氏

本報告書では、コンテンツ側が参画して日本の技術株式会社東芝

古谷尚美氏

奥村治彦氏

者が中心となり、企業、国の壁を越えて統一規格を決

元株式会社東芝

新岡武春氏

菅谷寿鴻氏

小川彰夫氏

佐田定好氏

DVD はディジタル画像技術を本格的に導入した最初のメディアとして、今後の更なる発展を期待したい。

めた DVD の技術開発の過程と状況を記載した。

兼重敏彦氏

これらのまとめとして、DVD レコーダ・プレーヤの年表と、DVD 主要技術要素、製品の所在調査リス

所在調査：

トを示す。

松下電器株式会社

松下武史氏

パイオニア株式会社

谷口昭史氏

たので、図面や表の多くは筆者と共に研究開発を行っ

ソニー株式会社

上田康弘氏てきた方々の発表資料から出典元を明記した上で引用

元ソニー株式会社

名雲文男氏

させて頂いた。

株式会社東芝

尾高敏則氏

奥山武彦氏

林

大友吾一氏

また、筆者の手元には資料がほとんど残ってなかっTime Warner Home Video の Warren Lieberfarb

山影朋夫氏

社長には全体のコンセプトのまとめと業界への働きかけなど終始推進力となって頂いた。一方、DVD の開元株式会社東芝

入江

澄氏

田口豊喜氏

発に直接関係された方だけでも、千人を超えると思わ

富所

れ、皆さんの惜しみない協力により DVD の規格をまとめることができ、家庭用として全世界に普及させ

大作氏

東芝 EMI 株式会社

小嶋
澤

正氏
繁隆氏

茂氏

冨田尚志氏

て、大きな産業を築き上げることができたことは誠に
他にも多数の方々のご協力を頂いた。

感慨深く、感謝に耐えない。

元株式会社東芝

佐藤裕治氏

鍋島大樹氏

片山儀高氏

遠藤謙二郎氏

三村英紀氏

Mike Tsinberg 氏

高原珠音氏

金田房雄氏

鈴木道夫氏

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. JuneDVD レコーダ・プレーヤ 年表
1970年

1980年

1990年

2000年

2010年

TED方式 世界初のdisc方式
Telefunken 1970年試作品発表
機械式ピックアップ方

CED方式
RCA 1981年製品化
VHD方式
JVC 1978年 発表

DVDドライブ日立製作所1998年4月
光学式ピックアップ方フィリップス/MCA方式
統一規格 1974年9月
ＬＤパイオニア 1981年10月

DVD

Ｂlu‐ray Ｄisc レコーダ
ソニー 2003年4月

DVDドライブ松下電器 1998年1

DVD‐Video規格発表
1995年12月

HDD内蔵DVDレコーダ「スゴ録」
ソニー 2003年10月

プレーヤ 発売
東芝、松下電器 1996年11月

地上/BS/CSデジタルチューナー搭載
シャープ 2004年2月

ポータブルプレーヤ
東芝 1997年11月

プレイステーション
ソニーCEI 2000年3月

DVD‐RW レコーダ
パイオニア 1999年11月
DVD‐RAM レコーダ
松下電器 2000年6月
DVD‐R レコーダ
パイオニア 2000年12月
HDD内蔵DVDレコーダ
東芝 2001年4月

光ピックアップ

TAOS
オリンパス 1997年11月

L S I

MPEG2 デコーダLSI
東芝 1997年11月

レーザ

赤色レーザ
東芝 1997年11月

DVD 技術の系統化調査

73

74

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.27 2019. June

松下電器
日立製作所
パイオニア
パイオニア

パナソニック（株）アプライアンス社〒571-8504大阪府門真市松生町1-15
所在確認できずパイオニア ベリフィケーションラボラトリ〒359-1167 埼玉県所沢市林2-70-1

DVS-V3950S

LM-DB26J

DVD-R

松下電器
日立製作所

パナソニック（株）アプライアンス社〒571-8504大阪府門真市松生町1-15
所在確認できず

DVR-S101

LF-D100J

DVDドライブ

DVDドライブパイオニア ベリフィケーションラボラトリ〒359-1167 埼玉県所沢市林2-70-1

DVS-RW47

東芝

DVD-RW

DVD-RAM

パイオニア

パイオニア ベリフィケーションラボラトリ〒359-1167 埼玉県所沢市林2-70-1

TC81201F

MPEG2デコーダ LSI

東芝

SD-P410ポータブルDVDプレーヤ

ソニーSCE

東芝

SCPH-10000

東芝未来科学館〒212-0013 川崎市幸区堀川町72-34
ソニー株式会社 本社1階 歴史ウォール
東京都港区港南1-7-1
東芝未来科学館〒212-0013 川崎市幸区堀川町72-34
東芝未来科学館〒212-0013 川崎市幸区堀川町72-34

DVDプレイステーション

RD-2000

DVDレコーダ

パイオニア

パイオニア ベリフィケーションラボラトリ〒359-1167 埼玉県所沢市林2-70-1

DVR-2000

DVDレコーダ

松下電器

パナソニック（株）アプライアンス社〒571-8504大阪府門真市松生町1-15

DMR-E10パイオニア

パイオニア ベリフィケーションラボラトリ〒359-1167 埼玉県所沢市林2-70-1

DVDレコーダ

松下電器

パナソニック（株）アプライアンス社〒571-8504大阪府門真市松生町1-15

DVD-A300

東芝

製作者

東芝未来科学館〒212-0013 川崎市幸区堀川町72-34

所在地

SD-3000

型 名

DVR-1000

称

DVDレコーダ

DVDプレーヤ

名DVD 産業技術史資料 所在調査

選定理由

世界初のDVD-RAM用DVDレコーダ

世界初のDVDプレイステーション
DVDの普及に寄与

世界初のHDD内蔵DVDレコーダ
追っかけ再生機能

世界初のDVD-RAM

1998年4月

DVD-RAMを用いたＰＣ用1997年10月 DVD-Rを用いたPC用1999年11月 世界初のDVD-RW

1998年4月

1997年10月 世界初のDVD-R

1996年11月 世界初のMPEG2デコーダLSI

1997年11月 世界初のポータブルDVDプレーヤ

2000年3月

2001年4月

2000年11月 世界初のDVD-R用DVDレコーダ

2000年6月

1999年11月 世界初のDVD-RW用DVDレコーダ

1996年11月 世界初の家庭用DVDプレーヤ

製作年