CD-DA

CD-DA（Compact Disc Digital Audio）は、コンパクトディスク (CD) に音楽などの音声データ（デジタルデータ）を記録する規格である。コンパクトディスク開発に伴って策定された。

Compact Disc Digital Audio
CD-DA
CDDAlogo.svg
CompactDisc.jpg
メディアの種類 光ディスク
記録容量 74分
79分58秒
コーデック リニアPCM 16bit 44.1kHz
2.0chステレオ
読み込み速度 1.2Mbps
（150kiB/s、1倍速）
回転速度 200 - 530rpm
読み取り方法 780nm赤外線レーザー
策定 ソニー、フィリップス
主な用途 音声
ディスクの直径 12cm
大きさ 120×120×1.2mm
関連規格 コンパクトディスク
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一般的な音楽CDがこれにあたり、普通に「CD」と言う場合はほとんどが、この項目で説明するCD-DAの規格に沿った光ディスク、またその光ディスクを媒体とする音楽ソフトそのものを指す。

概要編集

1980年にフィリップスとソニーによって規格化され、1982年10月1日に発売された。規格書「レッドブック」によりライセンスされているが、これは表紙の色が赤であったことに由来する[1]。

なお、世界初の商用CDソフトとして発売された音楽CDは、1982年リリースのビリー・ジョエルのアルバム『ニューヨーク52番街』であった[2]。

CD-DAの本体およびパッケージには、「compact disc digital audio」ロゴが付いている。CD-DAは最大99のトラックを納めることが可能であり、各トラックには最大99のインデックスを付与することが可能となっている。

音楽CDとして流通するディスクの大部分はCD-DAであるが、一部例外もある。CD EXTRA (CD-DA+) はCD-DAに後方互換性があり、CD EXTRAはCD-DA用のプレーヤー（CDプレーヤー）やPCのCDドライブで再生可能である。

また、リッピングを防ぐため独自規格としたコピーコントロールCD (CCCD) やセキュアCD（ライセンスを逸脱した製品のため、厳密には「CD」とは呼べない）は、オーディオメーカーやPCメーカーでは動作保証外としており、一部のCD-DA用プレーヤーやPCのCDドライブでは再生不可能である（最悪の場合は機器が破損することもある）。詳細はコピーコントロールCD#問題点を参照。

音楽CDの規格編集

CD-DAの規格に準拠し、通常のCDと互換性のある高音質CD
いずれも既存のCDプレーヤー、PCのCDドライブで再生できる。PCではリッピングも可能。
CD-DAに後方互換性のある規格
  • CD EXTRA (CD-DA+) - CD-DA規格の音楽データと、PCで表示できるデータを1枚に収録できる。
2000年代初頭まで製造され、音楽CDの付録として特典映像などを収録することが多かったが、DVDを付けることが増えたため衰退した。
CD-DAの仕様に準拠しない規格
これらは「レッドブック」のライセンスを意図的に逸脱した製品のため、厳密には「CD」とは呼べない。
CD-DAとは異なり互換性のない規格
  • Super Audio CD -「次世代CD規格」と呼ばれるが、物理的な構造はDVDに近い。
通常のCDと互換性はなく、コピーガードを採用している。PCでは再生できない。

仕様編集

データ形式 リニアPCM
サンプリング周波数 44.1kHz
ビットレート 1411.2kbps
量子化ビット数（ビット深度） 16bit signed
チャンネル数 2.0chステレオ
  • スピンドル穴直径 15mm
  • プログラムエリア内周 25mm
  • プログラムエリア外周 58mm

サブチャンネル編集

各セクターには2352バイト（24×98）のオーディオ・データ、及び96バイトのサブチャンネル・データが配される。

各セクターの96バイトのサブチャンネル情報には各24バイトのパケットが4つ配される。内容は1バイトのコマンド、1バイトのインストラクション、2バイトのパリティQ、16バイトのデータ、4バイトのパリティPである。

96のサブチャンネル・データの各バイトは8ビットにわけて考えられる。その各ビットは、それぞれ別個のデータ・ストリームに対応している。これらのストリームは“チャンネル”と呼ばれ、Pから始まるラベルを付されている。

Channel P Q R S T U V W
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0

チャンネルP及びQは通常のオーディオCDではタイミング情報の為に用いられる。これらはCDプレーヤがディスク内での現在位置を追跡するのを補助し、同時にCDプレーヤの時間表示の為の情報にも供される。

チャンネルQは、より高性能なプレーヤの制御目的で使われる。MCNやISRCを含む。 ISRCはメディア産業で用いられ、他に含まれる情報として、オリジナル盤の国、発売年、権利者、そしてシリアル・ナンバー、及び以下の様ないくつかの追加タグがある。

データ
このトラックは（オーディオよりも）データを含む。オーディオCDプレーヤをミュートさせる為に用いる事が可能。
SCMSフラグ
トラックのデジタル・コピーに関するパーミッションを示すSCMSの為に使用される。
4チャンネルCD
このトラックは4チャンネル・オーディオを用いる。CDに於いては使われる事が無かった。
プリエンファシス
オーディオ・トラックがプリエンファシス記録されている。CD黎明期に多く用いられたが、段々と利用されなくなった。

チャンネルRからWはユーザーデータを格納する為の領域としている。曲名などを書き込むCD-TEXTや、画像を格納するCD+G、MIDIを格納するCD-MIDIという規格が存在する。

回転速度編集

それまでのレコードでは一定回転（角速度一定）により外周から内周に向けて記録信号を読み出していたのに対し、CD-DAでは逆に内周から外周に向け回転速度は落ちて行き、線速度一定で読み出される（CLV）。線速度は規格により1.2〜1.4m/sと定められている。これにはデータの先頭位置である最内周で最低459rpm、最外周で最低198rpmの回転数が必要となる。

データ転送速度編集

音楽CD（CD-DA形式）のデータの転送速度は等倍速で1倍速（1.2Mbps=150kiB/s）であり、この1倍を基準として、転送速度を表すのに「○倍速」という言い方をする。最大記録時間は640MBのディスクで約72分、650MBのディスクで約74分、700MBのディスクで約80分となる。ただし規格上は97分まで可能。

記録性能編集

ビット深度とダイナミックレンジ編集

16bitというビット深度は96dBのダイナミックレンジを持つ。

サンプリング周波数と音の周波数編集

概ね20kHz前後の周波数まで記録出来る。これは標本化定理によるものである。リニアPCMは理論上サンプリング周波数の2分の1までの周波数の音を標本化可能であるため、CD-DAのサンプリング周波数44,100Hzの半分の値である22,050Hzが記録可能な周波数の上限値となる。この値を超える周波数帯は折り返し雑音となるため、通常は録音から音楽CDが作られるまでの間にフィルターが掛けられる。そのため22,050Hzより高い周波数、フィルターのカットオフ周波数の領域はカット・減衰され記録されていない。ちなみにサンプリング周波数が44.1kHzという一見中途半端な値なのは初期のデジタル録音にVTRを流用していたことに起因する。

リッピング編集

パーソナルコンピュータ（パソコン）などを使用し、CD-RやCD-RWなどのメディアにオーディオCDとして書き込むことで一般のCDプレーヤーで再生できるディスクが作成できるが、メーカー各社では、完全な互換性は保証していない（記録状態や機器とメディアの相性によっては、再生できない場合がある）。

2010年現在発売されているCD-ROMドライブ（CD-R/CD-RWなど書き込み可能なドライブを含む。DVDドライブではできない製品がある）は、いくつかの規格によってCD-DAを読み出すことができる。CD-DAを読み出し、デジタルデータとして保存することをリッピング（Ripping）と呼ぶ。CD-DAの実体データはパソコンで閲覧できる形式のものでないため、リッピングによりWAVなどの実体ファイル形式でのデータ抽出を行う（パソコンでCD-DAを閲覧した際に表示されるCDAファイルは、実体データへのショートカットにすぎない）。

かつて[いつ?]リッピングは著作権法的に微妙な問題を提起し、著作権保護を実施して著作権が保護されていることを明示しているものはその解除手段を供するものは違法とする（逆を言えば何も対策していないCD-DAに対する読み出し機能の存在は違法ではない）という判例を得るまで[要出典]、リッピングツールはアングラ的な存在であった。

また標準化されたアクセス手段が存在しなかったため、ドライブによってできたりできなかったり、あるいはできても低品質なデータしか得られない場合があるなど、一般ユーザー向けではなかった。

2008年現在、CD-DA読み出しに関する規格は、SCSI規格で定義され、それに基づいてATAPI規格に反映された。多くの携帯オーディオ機器付属のソフトウエアもリッピング機能を標準で備え、また、アップルのiTunesや、マイクロソフトのWindows Media Player、ソニーのSonicStageなども標準化された規格に対応した（Windows自身もアナログオーディオをCD-DA読み出しに置き換えるオプションを備えた）。

なおCD-ROMとは異なり、CD-DAではセクタに対するアドレス情報が存在しない。ある瞬間ピックアップの下を通過しているセクタが物理的にどこに存在しているかを判断する方法は一つしかなく、トラックから何個目のセクタか数えることだけである。これは通常のオーディオ用プレーヤーでは問題にならない。トラック位置で指定された場所から連続してセクタを再生していけばよいので、セクタへは物理的な位置を記す必要がないからである。

しかしリッピングではこのアドレス情報が存在しないことが問題を起こすことがある。例えば52倍速のドライブで連続して読み込もうとしたが、コンピューター側が読み込みに追従できず、一旦データ取り込みを中断してシークコマンドを発行しても、その場合に読み取れるセクタが正確な位置である保証がないためである（もっとも近いトラックから読み直すか、ドライブ自身が読み込みを中断してもセクタ位置を追従し続ける機能が必要である）。このような状態になるとセクタが不足したり重複したりする（なお、セクタが1〜2個おかしくなっても聴感上0.1秒前後の現象であるため、その不具合に気づかない場合がある）。この現象の対策として、CD-DA読み出し時には回転数を落とす措置がとられることがある。また海賊版防止の観点から、民生機のCD-DA変換機能には同じCDを実時間を超えて繰り返しリッピングできないように保護された製品が多いが、パソコン向けの機器にはこれらの保護はなされていない。

また、アドレス情報が存在しないことにより、オーディオの読み込みを開始する絶対位置がドライブによって異なってしまう現象が発生する（オフセット問題）。つまり、この問題を考慮しない一般的なソフトウェアでリッピングを行うと、ディスクの先頭または末端で欠損が発生し、オリジナルよりも早く、または遅く音声が開始されるデータが生成される。ただし、これは最大でも数百サンプル（≒数十ミリ秒）程度という多くのCDでは誤差として許容できる範囲であり、先頭または末端以外の大部分には何の影響も及ぼさない。なお、この問題を解決して読み取りを行うソフトウェアの一つにExact Audio CopyやCueTools等がある。

ゲームソフトのBGM用途編集

かつてパソコン用や家庭用ゲーム機用ゲームソフトの媒体がCD-ROMであった時代には、BGMをCD-DAで収録している作品もあった。BGM演奏にCD-DAが採用された理由としては、当時のパソコンや家庭用ゲーム機に搭載されていた内蔵音源よりもCD-DAが高音質だったことがある。例えばPCエンジン、メガドライブでCD-ROMを使用するための周辺機器であるCD-ROM2、メガCDが発売された際は、それまでのゲーム機よりも音質の高い音楽や効果音、人間の肉声などをゲーム内で多く用いることができる点が特長の1つとして大きく取り上げられた。

こうした作品は1980年代末期以降から登場するようになり、一時は広く用いられたものの、以下の理由などにより次第に少なくなった。

  • ゲーム中はゲームディスクが必要となる。
  • コピーする際には1枚のディスクにゲームプログラムとCD-DAデータの両方を入れる必要があることから、一種のコピープロテクトとなりソフトの不正コピー対策として一定の効果があり、不正コピーを試みる悪質消費者から忌避された。
  • 音楽データとして収録する場合よりもCDの容量を大きく取ること。
  • 仕様上の最大収録時間の関係から、比較的短時間しかBGMを収録できないこと。一例として、PC-98版『信長の野望・天翔記』ではBGMとして内蔵音源とCD-DA音源の2種類が選べるが、CD-DA音源は内蔵音源よりも曲数が少なくなっている。

家庭用ゲーム機のソフト供給媒体がDVD-ROMに移行したこと、内蔵音源性能やプロテクト技術の向上、音楽データ圧縮規格の普及などにより、2000年代以降はゲームソフトのBGM演奏にCD-DAが使用されることは少なくなった。

脚注編集

[脚注の使い方]
  1. ^ “CD Products”. フィリップス. 2020年8月8日閲覧。
  2. ^ Sony Global -Sony History-[リンク切れ]

関連項目編集

ウィキメディア・コモンズには、コンパクトディスクに関連するカテゴリがあります。


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