コンパクトディスク

コンパクトディスク（; CD、シーディー）とは、デジタル情報を記録するためのメディアである。
光ディスク規格の一つでレコードに代わり音楽を記録するため、ソニーとフィリップスが共同開発した、第1世代光ディスクである。その後コンピュータ用のデータなど、派生規格の普及により音楽以外のデジタル情報収録（画像や動画など）に用いられる。
消費者向けデジタルオーディオでは最初の供給媒体で、1982年に商用音楽ソフトが発売された。その後1990年代後半からはCDと同じサイズでCDより高音質のSuper Audio CDやDVD-Audioなどの次世代オーディオメディアが登場したが、CDを置き換えるには至らなかった。しかし2000年代以降はインターネットによる音楽配信やストリーミング配信が増加し、2010年代以降はハイレゾなど配信データの高音質化やレコードの再評価により、音楽供給媒体としての売上は減少してきている。
歴史.
名称と寸法のルーツ.
この記録メディアに「コンパクト」という言葉が使用された理由は、フィリップス社の意向によるところが大きい。
開発段階でフィリップス社が提示した試作品は、コンパクトカセットの対角線と同じ直径11.5 cmで、名称の一貫性が図られていた。その後ソニー側の提案で収録時間を延長したため、実際には直径12 cmとなった。
さらに、レーザーディスクの総本山がフィリップス社であり、そのディスクサイズが30 cmだったことにも由来する。これはLPの大きさを参考に設計されたためである。
最大収録時間に関するやり取り.
CD初期の最大収録時間（74分42秒）が決まったいきさつについて、開発元のソニーによれば以下の通りである。開発の過程でカセットテープの対角線と同じでDINに適合する11.5 cm（約60分）を主張するフィリップスに対し、当時ソニー副社長で声楽家出身の大賀典雄が「オペラ一幕分、あるいはベートーヴェンの第九が収まる収録時間」（12 cm、74分）を主張して調査した結果、クラシック音楽の95%が75分あれば1枚に収められることからそれを押し通した。その大きな要因となったのが、指揮者のカラヤンであった。
開発当時、大賀典雄は、親交のあったカラヤンに、11.5 cm（60分）と12 cm（74分）との二つの規格で二者択一の段階に来ていることを話すと、カラヤンは「ベートーヴェンの交響曲第9番が1枚に収まったほうがいい」と提言した。指揮者によって変わるが、カラヤンの「第九」は約63 – 69分であり、ほとんどのヒストリカル指揮者による演奏時間は60分を超えていた。結果的に74分（最大80分も可能）という収録時間は、1951年にライヴ録音されたフルトヴェングラー指揮のいわゆる「バイロイトの第九」（演奏時間およそ74分32秒）や、それに匹敵する長さであるカール・ベームやレナード・バーンスタインの演奏も、コンパクトディスク1枚に収めることが可能になった。
この話は、大賀がフィリップスを説得するためにカラヤンの名を引き合いに出したという見方があるが、カラヤンが音楽媒体のデジタル化を望んでいたことは事実である。しかしそれ以上の最大収録時間の長大化には、ソニーとフィリップスが躊躇したため、なかなか74分以上の長時間ディスクは1980年代には現れなかった。そのせいもあって、CD-BOXとして200枚以上のセット販売も依然として存在している。
仕様.
容量.
1枚のコンパクトディスクはCD-ROM形式の場合、12 cmディスクは約650から700 MiB、8 cmディスクは約155から300 MiBの容量を持つ。CD-DA形式での収録時間は12 cmディスクでは約74から80分である。
セクタ数は12 cmディスクの650 MiBでは約333,000セクタ、700 MiBでは約360,000セクタになる。1セクタは2,352バイトで、1セクタあたりのデータ容量はCD-ROM MODE1およびMODE2/FORM1で2,048バイト、MODE2で2,336バイト、MODE2/FORM2で2,324バイト、CD-DAで2,352バイトである。CD-ROMはCD-DAよりも規格が後に作成され、その際にエラー訂正がより重視されたため、2,352バイトのうち304バイトをヘッダやエラー訂正などに割り当てていることからCD-DAより容量が少なくなる。一部では800 MiBを超える容量のものもあるが、一部の機器では読み取れない場合がある。これに加えてサブチャンネルが1セクタあたり98バイト存在するので、1セクタ当たり2,448バイトとなる。
なお、この650 MiBという容量は以下の計算式によって求められる。CD-DA形式では音楽データをサンプリング周波数44.1 kHz、ビット深度16 bit、チャンネル数2.0 chステレオで記録している。つまり1秒分の音楽データを44,100回に分割し、1回あたり16 bitを費やして記録している。このため、1秒分のデータ量は44,100×16×2÷8=176,400バイト（1バイト=8 bit）である。これが74分だと176,400×60秒×74分=783,216,000バイトとなり、これは約747 MiBとなる。全領域に音楽データだけを記録するならこれだけの記録が可能だが、CD-ROMのMODE1およびMODE2/FORM1の場合はエラー訂正用データ等が入るため、使用できる容量は783,216,000÷2,352×2,048=681,984,000バイトとなり、これが約650 MiBとなる。80分ディスクも同様の計算でCD-DAのみの場合は846,720,000バイトで約807 MiB、CD-ROMのMODE1およびMODE2/FORM1の場合は737,280,000バイトで約703 MiBとなる。
最大収録時間.
音楽用途の場合、規格上デジタルのPCM形式で最大79分57秒、99トラックの音楽が記録でき、また1トラック中には99インデックス（位置決め標識）を設けることができる。2000年頃までのプレーヤーは、インデックスサーチできるものが多数存在した。
記録トラックの幅を狭めれば容量は増やせるが、古い音楽CDプレーヤーには稀に74分記録されたCD-Rは再生できても80分以上は再生できないという互換性の問題が存在する。2003年に策定されたガイドライン"High Capacity Recordable Disc 1.0"に対応していないCDプレーヤーでは長時間CDは再生できない。MP3ファイルをデータとして書き込んだ場合、最大収録時間はファイルのサイズにもよるが概ね8時間前後となる。ただし、対応機器は限られる。
8 cmCD（CD SINGLE）の最大収録時間は約22分程度。これは、CDビデオのオーディオパートとビデオパートを分けそれぞれ開発した際に由来。8 cmというサイズはケースに収納したときレコードのシングル盤ケースのちょうど半分のサイズとなるため、小売店でレコード用の棚を使いまわせるだろうと考えたためである。
現在の収録時間最長の音楽CDは、マーキュリー・レーベルにザンクト・フローリアン・アルトモンテ管弦楽団/レミ・バロー（指揮）が録音したブルックナー：交響曲第3番 (GRML99044)の89分03秒である。"Eight-to-fourteen modulation"が定めた規格上は97分まで可能であるが、YAMAHAほかのメーカーのドライブはすでに99分59秒まで対応し、100分収録を謳うCD-R商品もすでに発売されている。2019年現在までに990 MBのCD-Rまで開発されたので理論上は110分強がコンパクトディスクの最大収容量になるが、商用録音でこの収録時間はまだ出ていない。一時期にはソフトウェアにオーバーバーンモードまで設け、990 MBまで対応することを謳ったCD-Rドライブもあった。
現在市販されている最大の音楽用コンパクトディスクは台湾とポーランドで販売された99Min 870 MBとドイツで販売された100Min 900 MBであるが、両方とも頒布国が限定されているうえドライブ未対応といった問題が残っており、普及率は低い。CDを焼くソフトウェアはすでに90Min 800MBへ対応している。
2020年代は、90分CDがほぼ商用面で実用化しており、DECCAやNAXOSに90分CDを使用したクラシック音楽のためのコンパクトディスクがある。
転送速度.
音楽CD（CD-DA形式）の再生時のデータの転送速度は1倍速で約176 KB/s（150 KiB/s) であり、これを基準として最大記録時間は640 MiBのディスクで約72分強、650 MiBのディスクで約74分強、700 MiBのディスクで約80分強、最新の800 MiBのディスクで約90分強、非公式の900 MiBのディスクで約100分強、非公式の990 MiBのディスクで約110分強となる。この音楽CDの1倍速を基準として、ディスクのデータ転送速度を表すのに「○倍速」という言い方をする。
規格.
当初から音声・映像記録媒体として開発された。物理フォーマットは先に決まっており、音声記録ディスクの論理仕様が先行して策定された。少し遅れてビデオ記録用としてCDビデオが策定されたが、普及しなかった。後にデータ記録用としてCD-ROM、ビデオ記録用としてビデオCDなどの論理仕様が策定された。これらと対比して音声記録ディスクをCD-DAという。
また音声とデータを両方収録できるようにしたCD EXTRA及びミックスモードCD、CD-ROM XAがある。
さらに記録にピットを用いずに、レーザーによる媒体の物理的変化を利用して同等なデジタルデータの書き込みを行う方式が開発された。CD-Rはエンドユーザがデータの追加記録ができる。また、記録してしまった領域を取り戻し、空き領域として記憶領域を再利用することができないCD-Rに対して、CD-RWはデータの消去を可能にし、書き換えができる。
コンパクトディスクの仕様・規格は対象とする範囲や目的によって複数の規格に分かれており、各規格基準書の表紙の色によってそれぞれが呼び分けられている。
（以下、「規格名 / 対象範囲」）
後継規格.
CDの技術を踏まえて音質の向上、著作権管理機能が強化されたディスクが開発された。オーディオ分野で実用化されたものとしてはSuper Audio CDのほか、DVD-AudioやDTS-CDが発売されたがどれもCD-DAを代替するまでの普及には至っていない。これら光ディスクはいずれも直径12 cmでCDの大きさを踏襲している。またSuper Audio CDを「次世代CD」と呼ぶことがある。いずれもCDとの互換はなく、再生には専用のプレーヤーが必要である。
音楽用途.
1982年10月1日に音楽用CDが発売されたのと同時にレコード店でも取り扱いが始まり、当初は「レコードよりも音質がよく、ノイズがないニューメディア」として扱われた。レコードと同商品のCD版として売られ、価格もレコードよりも約2割ほど高かった。価格は各社共に当初、デジタル録音音源では1枚3,800円、アナログ録音音源では1枚3,500円だった。当初は歌詞カードは中綴じ製本冊子ではなく、LPと同じ1枚もののライナーノーツを4つ折にしてCDケースに封入する例が多かった。初期はコンパクト・ディスクを消費者に認知させるため、ジャケットのサイズ感に対しコンパクト・ディスクのマークが大きくデザインされ、ライナーノーツの一部にもアナログレコードと比較した場合の利点が長々と明記されていた上、LP発売時にはカラー刷りであった歌詞カードが白黒刷りに変更されたものも多く、レーベルデザインも主に企業ロゴやアルバムタイトルや収録曲目の表記に絞りレーベル面からでも反射層が殆ど丸見えなど、大量生産時の不良品率を可能な限り下げるためにデザインは画一的かつ質素なものとなっていた（後に藤井隆が自身のアルバム等にわざとCDマークなどを取り入れている）。
録音・編集方式の表記.
1985年、当時の西独のポリグラム社により、AAD, ADD, DAD, DDDといった表記が印刷されるようになり、その後この表記は他社も使用するようになる（レコード会社によっては 、 など異なった表記がされているものがある）。最初の文字は「レコーディング方式がアナログかデジタルか」、2番目の文字は「ミックスダウンならびに編集の方式がアナログかデジタルか」、3番目の文字は、「マスタリング方式がアナログかデジタルか」を表す。アナログレコードでもこの表示が為されていた商品があり、CDは商品がデジタルメディアであるため3番目の文字は常に「D」である。この表示は日本ではすぐに廃れるか他の表記に変更されたが、輸入盤CDやクラシックやジャズなどの作品には未だにこのマークが印刷されているものがある。
タイトル曲・カップリング曲.
レコードでは表をA面・裏をB面と呼んでいたが、CDには1面しかないのでポピュラー音楽のCDシングルなどの場合はレコードでのA面曲に相当するものを「タイトル曲（表題曲）、B面曲に相当するものを「カップリング曲」などと呼び分けている。後者は「… をカップリングしている」を意味する英語の「」を短縮した「C/W」と表記されることもある。
ただし、「タイトル（表題）曲」を2曲以上入れたCDシングルはCDであっても「両A面」「トリプルA面」「マルチA面」などという呼び方をすることが多い。
なお、CD時代に直結して、カップリング曲がいわゆるB面曲との認識が解かれたのは快挙である。タイトル曲に続いて直結で聴かれるようになってからは『B面曲だからね～』と揶揄されることもなく、続けて聴かれるようになり、（クウォリティが）底上げされていったのは快挙である。
ジャケット.
1980年代後半にはプラスチックのケースでメジャーレーベルが発売したため、多くのレーベルが追従した。しかし、後に紙のジャケットでも流通するようになった。
問題点.
発売当初は劣化しないと言われていた。実際には記録したデータは劣化しないが、保存方法が悪いとメディアが劣化を起こす。具体的には蒸着した反射膜の変化、基板となるポリカーボネートの変化、そしてCD-Rの場合には色素の変化の観点がある。全般として直射日光や高温・多湿を嫌う。
反射膜.
現在、スパッタリング法によってアルミニウムの反射膜を形成する方法が主流となっているが、アルミニウムを用いるCDは環境にもよるが、20–30年が限度と見積られており、現在長期的な保存を可能とした製品の開発が急務となっている。その一方で、メーカー側などでは80年前後保存が可能とする指摘もある。なお反射膜に金を用いた場合、100年前後保存が可能と見積られているが、コストの問題など解決しなければならない課題がある。安価なものは印刷・反射層が端からはがれてきたり、水分が反射膜に浸透してアルミニウムが錆びてしまい反射の機能を失うなど、短寿命のものが多い。
色素.
CD-Rでは記録面に直射日光を当て続けると色素が変化し読み込めなくなったり、質の悪い媒体の場合には蛍光灯に含まれる紫外線で変化するものもある。また高温・多湿の環境に置くと、ごく短時間でも印刷・反射層が端からはがれてくる事がある。
基板.
ディスクに用いられるポリカーボネートは湿気にあうと加水分解する欠点があり、徐々に白濁していく。これにより情報を読み取るレーザーが通らなくなり、情報を読めなくなる。ディスクの寿命としては前述の反射膜や色素の寿命がよく取りざたされるが、環境によってはポリカーボネートの透明度で寿命が定まる場合もある。
なお、この欠点を悪用し開封後数週間程度で白濁するように製造された媒体もある。これにより、音楽や映像のソフトウェアを再生できる日数を制限する。
温度や湿度変化の影響が比較的少ないガラス製のCDが開発・発売され、保存性の改善が期待されている。2008年には液晶パネル用のポリカーボネートを使用したスーパー・ハイ・マテリアルCD（SHM-CD）とハイ・クオリティCD（HQCD）が開発・発売。さらにブルーレイディスクの技術を応用したブルースペックCDも開発・発売されている。
都市伝説.
一部のマスメディアにおいて、コンパクトディスクを冷やすと音質が良くなると言われているが、CDに記録されている情報はデジタルであるため、ビットエラーがない限り記録内容が変質することはない。CDにおいて、ディスクの熱の影響により符号誤り率が増加することは考えにくいため、冷やしても音質には影響しない。もともと1993年にロンドンの新聞「サンデー・タイムズ」に紹介され、後に日本のテレビ番組にも紹介されそこから噂が広がってしまったのではないかとされている。