光学メディアについて｜データ復旧

CDやDVD、Blu-rayディスクなど、私たちの周りには円盤の形をした記録メディアがたくさんあります。これらの記録メディアは、レーザー光でデータを読み取る仕組みとなっていることから「光学メディア」と呼ばれています。

1970年代半ばごろに、フィリップス社とMCA社が「レーザービジョン」を規格化し、1980年ごろに製品化されました。これが、市場初の光学メディア「レーザーディスク(LD)」の登場でした。直径は30cmで、LP盤と呼ばれる大きなレコード盤と同じサイズでした。映像や音声の圧縮技術が一切使われていないため、巨大なディスクであるにもかかわらず片面で1時間分の映像データしか再生できません。

ちなみに、レーザーディスクという呼称はパイオニアの登録商標だったため、他のメーカーは規格名である「レーザービジョン」を使用していました。1989年にはパイオニアが商標を無償開放し、レーザーディスクが一般名詞化されました。

その後、1970年代半ばにソニーが新たな光学メディアの開発を開始します。1979年ごろからはフィリップスとソニーが共同で開発に当たり、1980年代初頭に「コンパクトディスク(CD)」が登場しました。30cmサイズのレーザーディスクよりも小さい12cmの直径で、CD以降の光学メディアはすべてこの12cm規格に統一されています。

1982年にはソニー、日立、日本コロムビアが世界初のCDプレイヤーを発売します。合わせてCDソフト(音楽CD)も発売され、レコードよりも音質がよく、ノイズがないのが特徴と謳われていました。
このLDとCDは、光学メディアの第一世代と呼ばれています。

CDは、主に音楽データを販売するために使用されました。音楽CDは、CD-DA(コンパクトディスク・デジタルオーディオ)という規格で音楽データを記録しています。また、当時パソコンソフト用メディアとして普及していたフロッピーディスクと比較して、非常に大容量のデジタルデータを安価に配布できるという利点を生かし、CD-ROMという規格が生まれ、複数枚セットのフロッピーディスクで販売されていたパソコンソフトやOSもCD-ROM1枚に収まるようになりました。CD-ROMは、プレイステーションなどのゲーム機用メディアとしても普及しました。

その後、パソコンでデータを書き込み可能なCD-Rが登場します。フロッピーディスクが1.4MBほどの容量しかないのと比べ、CD-Rは640MBと非常に大容量で、1枚あたりの価格も安く、パソコンのバックアップメディアとして普及していくことになります。

1990年代初頭、動画を収録可能な第二世代光ディスクとして企画されたのが「DVD」です。
DVD規格の普及促進や新たな規格の策定を主な目的とするDVDフォーラムは当初映像用のメディアとして企画していたため「Digital Video Disc(デジタルビデオディスク)」と名付け、のちに映像以外にも使えることから「Digital Versatile Disc(デジタル多用途ディスク)」が正式名称としていました。最終的には、正式名称自体が”DVD”となり、DVDは何かを略した言葉ではないとされています。

当時、ハリウッド映画業界からの要望で「現在のメディアを上回る高画質・高音質で、1枚につき片面133分以上の収録時間」を実現するメディアとして開発されました。レーザーディスクと比べて非常に小さなサイズなのに2倍以上の映像を収めるためMPEG-2という圧縮動画フォーマットが使われています。

●動画フォーマットについて
https://www.rescue-center.jp/elementary/vol32.html

当初は東芝、タイム・ワーナー、松下電器産業(現パナソニック)、日立、パイオニア、トムソン、日本ビクター(現JVCケンウッド)の連合と、CDの開発にあたったフィリップス、ソニー陣営との間で規格競争が行われていましたが、IBMが仲介に入ることで東芝主導の規格に統一することが合意されました。

その後1996年に日本で、翌年の1997年にはアメリカ、さらに翌年の1998年にはヨーロッパで、初めてDVDが商用化されることになります。ちなみに世界で初めて販売されたDVDは、日本のアーティスト谷村新司さんのライブDVDといわれています。

DVDの登場によりLDは急激に衰退していきます。LDはレンタルが禁止されており視聴するには購入が必須な上に生産ラインが少なく、供給が追い付かない状態になっていたのに対し、DVDビデオはLDよりも単価が安く、レンタルも容認されていました。さらに、2000年ごろにはDVD-ROMドライブが搭載される家庭用パソコンやゲーム機が販売され始め、大半のメーカーがLDの制作・販売を中止します。2007年には最後のプレスメーカーが製造ラインを廃止し、LDの歴史は幕を閉じることになりました。

DVDはCDの7倍の容量があり、フロッピーディスクからCD-ROMへ世代交代したのと同様にパソコン用やゲーム機用のメディアとしてDVD-ROMが普及し始めます。書き込み可能なDVD-RもCD-R同様、バックアップメディアとして普及しました。

2000年代に入ると、第三世代メディアとなる「ブルーレイディスク(Blu-ray Disc、BD)が登場します。DVDは情報の記録や再生に赤外線半導体レーザーを使用していたのに対し、Blu-rayは青紫色半導体レーザーを使用します。片面1層のディスクで約25GB程度と、DVDの5倍以上の容量を実現しました。
ちなみに、名称が「Blue-ray」はなく「Blu-ray」となっているのは、英語圏内で「Blue-ray」とすると「青色光ディスク」を意味する一般名詞として解釈され、商標登録が認められない可能性があるためとされています。

Blu-rayは、主にハイビジョン動画の映像作品を収めるメディアとして普及し、ハイビジョンテレビの普及に従って普及していきましたが、DVDからの世代交代に時間がかかっており、Blu-rayの登場から10年以上経過しても、映像ソフトの発売時にDVD版とBlu-ray版が併売される状態が続いています。

DVD同様、Blu-rayディスクもパソコンのデータを記録することが可能ですが、データの持ち運び用メディアとして手軽に扱えるUSBメモリが一般的になった影響で、Blu-rayドライブを搭載したパソコンがあまり普及しなかったこともあり、パソコンソフト用のメディアとしてはあまり浸透していません。

Blu-rayディスクの登場から少し遅れた2002年には、DVDの後継規格として東芝とNECが「HD DVD（エイチディーディーブイディー、High-Definition Digital Versatile Disc）」を提案し、策定されました。ハイビジョン映像を記録するメディアとしてBlu-rayと完全に競合する存在が登場したことで、家電メーカーや映画会社がHD DVDとBlu-rayの2陣営に分かれることになり「次世代DVD戦争」と呼ばれる争いに発展します。どちらが主権を握るか分からない状態が続いていたため、消費者が購入を見合わせる状態が続き、両陣営とも普及の足掛かりをつかめない状態でした。

最終的に、HD DVD陣営の中心となっていた東芝が2008年に全面撤退を決定し、普及団体も解散したため、その競争も終結し、Blu-rayディスクがようやく普及するようになります。

他に同じ第三世代として分類される光学メディアには、2015年に登場した「Ultra HD Blu-ray (ウルトラエイチディーブルーレイ、UHD BD)」があります。UHD BDはBlu-rayの後継規格で、大容量化されており、4K動画にも対応します。現在は規格に対応する機器も増えつつあり、4Kテレビとともに今後の普及が見込まれます。

第三世代までの光学メディアは、面積あたりのデータ量を増やす、記録層を増やすという手法でデータ記録容量を増やしてきました。書き込み型Blu-rayディスクのBDXLは、2018年現在で4層128GBの記録ができるようになっています。

面積あたりのデータ量は限界があるため、多層化を進めることにより、面ではなく立体としてデータを記録する技術が研究されています。将来的には100層を超える超多層メディアも登場する予定で、容量はテラバイト(=1,000ギガバイト)クラスに達する見通しです。

さて、これまでは世代ごとの記録メディアの種類と特徴についてご紹介しましたが、光学メディアにはまた別の分類方法があります。

光学ディスクにはCD-ROMやDVD-Rなどさまざまな種類のディスクがありますが、この「-ROM」や「-R」とはいったい何を意味するのでしょう。同じDVDでもDVD-RとDVD-RWの違いを説明できる方は意外と少ないのではないでしょうか。

店頭で販売されている音楽CDや映画DVDなど、生産工場であらかじめ情報が書き込まれたメディアは「読み出し専用」で、ユーザーが新たに情報を書き込むことはできません。データは記録面に微細な凹みを作ることで記録されています。圧力をかけて凹みを作ることから工場で記録済みメディアを生産することを「プレス」と呼びます。凹みの有無でレーザー光の反射率が変わることを利用して、データを読み取る仕組みです。

一方、ユーザーが情報を書き込むことのできるメディアは「記録型」と呼ばれます。記録面には光に反応する特殊な色素が塗られていて、そこにレーザー光を当てることで色素に変化を起こし、色を変えることでデータを記録します。色素の状態によってレーザーの反射率が変わるので、プレスしたメディアと同じようにデータを読み取ることができるのです。

記録型メディアにはライトワンスとリライタブルの2種類があります。

ライトワンス

ライトワンス(Write Once)のメディアは、記録面の色素を焼いて化学変化を起こすことでデータを記録し、その名前のとおり一度しか書き込みができません。この化学変化は一方向のものなので元に戻すことはできず、一度書き込まれた情報は消去も改変もできなくなります。人為的ミスや誤動作による情報の消去や改変といった事故が起こらないため、長期間にわたり改変予定のない情報を保存する場合に利用されます。ライトワンスメディアは、CD-R、DVD-R、BD-Rなどがあります。

リライタブル

リライタブル(Rewritable)のメディアは、記録面の色素の結晶構造を変えることでデータを記録し、一度変化した結晶構造は元に戻すことが可能なため、書き込んだ情報の消去が可能です。書き換え可能回数を上回らない限りは再利用が可能なので、ライトワンスのメディアに書き込む前の試し書きや、情報の一時保管メディアとしての利用など、短期的に情報を記録しておく用途に向いているとされます。ただし、結晶構造の変化を繰り返すと色素が劣化するため、USBメモリやSDカードで使われているフラッシュメモリと比べると、書き換え可能な回数は非常に少なく、データを頻繁に書き換える用途には適していません。リライタブルメディアにはCD-RW、DVD-RW、DVD-RAM、BD-RE、BDXLなどがあります。

ライトワンスメディアも、リライタブルメディアも、光による色素の変化を利用してデータを記録しています。そのため、記録メディアが日光にさらされる、湿気などで色素が劣化するなどのダメージが生じて、データが読めなくなることがあります。保管時はケースに収納し、湿気の少ない光の当たらない場所に保管する必要があります。高温にも弱いので熱くなる場所にも置かないようにしましょう。
保管状態が悪くて読めなくなった場合でも、データレスキューセンターでデータ復旧に成功した事例は多数あります。万が一の際にはお気軽にお問い合わせください。

●FD/CD/DVD/Blu-ray(ブルーレイ)のデータ復旧事例
https://www.rescue-center.jp/case/fcd.html

なお、CD-ROMにおける「ROM」という表記は本来、半導体メモリで使用される呼称です。Read Only Memoryの略で、名前の通り読み出し専用のメモリを指します。新たな情報の記録はできないため、音楽や映画、ゲームなど、情報を保存した状態で販売されるものに対して使用されています。

半導体メモリについては、弊社下記ページでも解説しておりますのでご覧ください。

●半導体メモリについて
https://www.rescue-center.jp/elementary/vol39.html

近年は、一般家庭向けの通信帯域が向上して大容量のデータ通信が可能となったため、サブスクリプション型の音楽・映像配信サービスが広く普及しています。サブスクリプションサービスは、月額費用を支払い続ける限り音楽が聞き放題、映像作品が見放題となるサービスで、光学メディアを手に入れる必要がなくなります。
また、以前は店頭でのパッケージ販売が一般的だったゲームソフトなども、インターネット通信を利用したダウンロード販売が一般的になってきています。お店に買いに行く手間が省け、品切れの影響もなく、別のゲームを遊ぶ際にディスクの入れ替えも不要となるなどのメリットがあり、今後主流になっていくと思われます。

こういった動きがあることから、大量生産が可能で安価な媒体として一時代を築いた光学メディアは、今後は衰退する運命にあります。スマートフォンやタブレットのように光学メディアに対応していない機器が普及していることも、衰退の原因となっています。
しかし、単なる保存メディアとしてだけではなくコレクターズアイテムとしての商品価値はあるので、現在のCDやBlu-rayがかつてのLDのように市場から姿を消すのは、まだまだ先になるのではないでしょうか。