CD バーナーの仕組み

CD バーナーの出現は、大きな文化的変化を示しました。このテクノロジーにより、一般の人が曲を集めて独自の CD を作成することが可能になりました。突然、世界中の音楽ミックス制作者が制作手段を手に入れるようになりました。

現在、書き込み可能な CD ドライブ (CD バーナー) は新しい PC の標準装備となっており、ステレオ システムに別個の CD バーナーを追加するオーディオ愛好家が増えています。 5 年も経たないうちに、ミックス メディアの選択肢として CD がカセットテープを追い越しました。

この記事では、CD バーナーが曲やその他の情報を空のディスクにエンコードする方法について説明します。また、CD 再書き込み可能テクノロジについても説明し、データ ファイルがどのようにまとめられるかを確認し、CD バーナーを使用して独自の音楽ミックスを作成する方法についても説明します。

CD の基礎: バンプ

「CD のしくみ」を読んでいると、CD テクノロジの基本的な考え方が理解できます。 CD には音楽やその他のファイルがデジタル形式で保存されます。つまり、ディスク上の情報は一連の 1 と 0 で表されます (詳細については、「アナログおよびデジタル録音の仕組み」を参照してください)。従来の CD では、これらの 1 と 0 は、ディスクの反射面上の何百万もの小さな凹凸と平らな領域によって表されます。凹凸は、幅約 0.5 ミクロン (100 万分の 1 メートル)、長さ3.5 マイル(5 km) の連続したトラック状に配置されています。

この情報を読み取るために、CD プレーヤーはトラック上にレーザー ビームを通過させます。レーザーがトラック内の平坦な領域を通過すると、ビームはレーザー アセンブリ上の光学センサーに直接反射されます。 CD プレーヤーはこれを1として解釈します。ビームがバンプを通過すると、光は光学センサーから反射されます。 CD プレーヤーはこれを .

CD プレーヤーは、CD のデータ トラックに沿って小さなレーザーを誘導します。

従来の CD では、平らな領域またはランドが光を反射してレーザー アセンブリに戻します。凹凸が光を偏向させて反射しないようにします。

CD の基礎: パス

バンプはディスクの中心から始まり、らせん状の経路に配置されています。 CD プレーヤーはディスクを回転させ、レーザー アセンブリは CD の中心から外側に移動します。一定の速度では、バンプは CD の中心に近い点を通過するよりも速く、CD の外縁の点を通過します。バンプが一定の速度でレーザーを通過し続けるようにするには、プレーヤーはレーザー アセンブリが外側に移動するときにディスクの回転速度を遅くする必要があります。

CD プレーヤーの基本的な機能はこれだけです。スパイラルのパターンを驚くべき精度でエンコードして読み取る必要があるため、このアイデアの実行はかなり複雑ですが、基本的なプロセスは非常に単純です。

CD プレーヤーは、レーザー アセンブリを中央から外側に動かしながらディスクを回転させます。レーザーがデータ トラックを一定の速度でスキャンし続けるために、プレーヤーはアセンブリが外側に移動するときにディスクの速度を遅くする必要があります。

次のセクションでは、業務用機器と家庭用 CD バーナーの両方を使用して、データがどのように CD に記録されるかを説明します。

CD の読み取り

前のセクションでは、従来の CD がデジタル データを、長い螺旋状のトラックに配置された凹凸と平坦な領域のパターンとして保存していることを見てきました。 CD 製造機は、高出力レーザーを使用して、ガラス プレート上にコーティングされたフォトレジスト材料にバンプ パターンをエッチングします。精巧な技術を経て、このパターンがアクリルディスクにプレスされます。次に、ディスクはアルミニウム(または別の金属) でコーティングされ、読み取り可能な反射面が作成されます。最後に、ディスクは反射金属を傷、傷、破片から保護する透明なプラスチック層でコーティングされます。

ご覧のとおり、これはかなり複雑で繊細な操作であり、多くの手順といくつかの異なる材料が必要です。ほとんどの複雑な製造プロセス (新聞の印刷からテレビの組み立てまで) と同様、従来の CD 製造は家庭で使用するのには実用的ではありません。それが実現できるのは、何百枚、何千枚、あるいは何百万枚もの CD を生産するメーカーだけです。

その結果、従来の CD は、LP や従来のDVDと同様、平均的な消費者にとって「読み取り専用」記憶媒体のままでした。録音可能なカセットに慣れているオーディオファンや、フロッピー ディスクの限られたメモリ容量にうんざりしていたコンピュータ ユーザーにとって、この制限は CD テクノロジーの大きな欠点のように見えました。 90 年代初頭、ますます多くの消費者や専門家が、独自の CD 品質のデジタル録音を作成する方法を探していました。

CD の書き込み

この需要に応えて、電子機器メーカーは、いくつかの簡単な手順でエンコードできる代替の種類の CD を導入しました。 CD 書き込み可能ディスク( CD-R)には、凹凸や平坦な領域がまったくありません。代わりに、感光性染料の層の上に滑らかな反射金属層があります。

ディスクがブランクの場合、染料は半透明です。光は金属表面を透過して反射します。しかし、特定の周波数と強度の集中した光で染料層を加熱すると、染料は不透明になり、光が通過できなくなるほど暗くなります。

CD-R には、従来の CD のような凹凸はありません。代わりに、ディスクには滑らかな反射面の下に染料層があります。ブランクの CD-R ディスクでは、色素層は完全に半透明なので、すべての光が反射します。書き込みレーザーは、従来の CD ではバンプがあった場所を暗くし、非反射領域を形成します。

CD トラックに沿った特定の点を選択的に暗くし、染料の他の領域を半透明のままにすることで、標準の CD プレーヤーが読み取ることができるデジタル パターンを作成できます。従来の CD の平らな領域からのみ反射するのと同じように、プレーヤーのレーザー ビームからの光は、色素が半透明のままの場合にのみセンサーに反射します。そのため、CD-R ディスクには何も凹凸がありませんが、標準ディスクと同様に動作します。

CD バーナーの仕事は、もちろん、空の CD にデジタル パターンを「書き込む」ことです。次のセクションでは、バーナーの内部を見て、このタスクがどのように実行されるかを見ていきます。

CD の書き込み: レーザー アセンブリ

前のセクションでは、CD バーナーが CD-R ディスクの微細な領域を暗くして、標準的な CD プレーヤーで読み取ることができる反射領域と非反射領域のデジタル パターンを記録することを見てきました。このような小規模なデータを正確にエンコードする必要があるため、書き込みシステムは非常に正確でなければなりません。それでも、基本的な作業プロセスは非常に単純です。

CD バーナーには、通常の CD プレーヤーと同様に、可動レーザー アセンブリが搭載されています。ただし、標準の「読み取りレーザー」に加えて、「書き込みレーザー」も搭載されています。書き込みレーザーは読み取りレーザーよりも強力であるため、ディスクとの相互作用は異なります。光を単に反射させるのではなく、表面を変更します。読み取りレーザーは、色素素材を暗くするほど強力ではないため、CD ドライブで CD-R を再生するだけでは、エンコードされた情報は破壊されません。

次のページでは、この書き込みレーザーがどのように動作するかについて説明します。

CD の書き込み: レーザー書き込み

書き込みレーザーは読み取りレーザーとまったく同じように動きます。つまり、ディスクが回転しながら外側に動きます。底部のプラスチック層には、レーザーを正しい経路に沿って誘導するための溝があらかじめプレスされています。レーザー アセンブリの動きに合わせて回転速度を調整することにより、バーナーはレーザーを一定の速度でトラックに沿って走行させ続けます。データを記録するには、バーナーが 1 と 0 のパターンに同期してレーザー ライターをオンまたはオフにするだけです。レーザーは0 をエンコードするためにマテリアルを暗くし、 1 をエンコードするためにマテリアルを半透明のままにします。

ほとんどの CD バーナーは、複数の速度で CD を作成できます。 1 倍速では、CD はプレーヤーが読み取っているときとほぼ同じ速度で回転します。これは、60 分の音楽を録音するには約 60 分かかることを意味します。 2 倍速では、60 分の録画に約 30 分かかります。書き込み速度を速くするには、より高度なレーザー制御システムと、コンピューターとバーナー間のより高速な接続が必要です。この速度で情報を記録するように設計された空のディスクも必要です。

CD-R ディスクの主な利点は、現在最も普及しているメディア プレーヤーの 1 つであるほぼすべての CD プレーヤーおよび CD-ROM で動作することです。この幅広い互換性に加えて、CD-R は比較的安価です。

この形式の主な欠点は、ディスクを再利用できないことです。デジタル パターンを一度焼き付けると、消去したり書き直すことはできません。 90 年代半ば、電子機器メーカーはこの問題に対処する新しい CD フォーマットを導入しました。次のセクションでは、一般にCD-RWと呼ばれるこれらのCD 書き換え可能なディスクについて、標準の CD-R ディスクとどのように異なるかを見ていきます。

CD を消去する

前のセクションでは、最も普及している書き込み可能な CD テクノロジである CD-R について説明しました。 CD-R ディスクには大量のデータが保存され、ほとんどの CD プレーヤーで動作し、かなり安価です。ただし、テープ、フロッピー ディスク、その他の多くのデータ記憶媒体とは異なり、CD-R ディスクは一度いっぱいになると再録音できません。

CD-RW ディスクは書き込み可能な CD の考え方をさらに一歩進め、消去機能を組み込んでいるので、不要になった古いデータを上書きできます。これらのディスクは相変化技術に基づいています。 CD-RW ディスクでは、相変化要素は銀、アンチモン、テルル、インジウムの化合物です。他の物理的な材料と同様に、この化合物を特定の温度に加熱することでその形状を変えることができます。化合物がその融点（摂氏約 600 度）以上に加熱されると、液体になります。結晶化温度（約200℃）になると固体になります。

CD-RW ディスクでは、従来の CD の反射ランドと無反射バンプが特殊な化合物の位相シフトによって表現されます。化合物が結晶状態にあるときは半透明であるため、光は上の金属層を通過し、反射してレーザー アセンブリに戻ることができます。化合物が溶けてアモルファス状態になると不透明になり、その領域が無反射になります。

相変化化合物

相変化化合物では、これらの形状の変化を「所定の位置に固定」することができます。材料が再び冷えた後でも変化は持続します。 CD-RW ディスク内の化合物を融解温度まで加熱し、急速に冷却すると、たとえ結晶化温度未満であっても、流体の非晶質状態のままになります。化合物を結晶化させるには、結晶化温度で一定時間保持し、再び冷える前に固体にする必要があります。

CD-RW ディスクで使用される化合物では、結晶形は半透明ですが、非晶質流体形はほとんどの光を吸収します。新しい空の CD では、書き込み可能領域のすべての素材が結晶質の形になっているため、光はこの層を通って上部の反射金属に当たり、反射して光センサーに戻ります。ディスク上の情報をエンコードするために、CD バーナーは、化合物を融解温度まで加熱するのに十分な強力な書き込みレーザーを使用します。これらの「溶けた」スポットは、従来の CD のバンプや CD-R の不透明なスポットと同じ目的を果たします。これらは「読み取り」レーザーをブロックして、金属層で反射されません。各非反射領域は、デジタル コードの 0 を示します。結晶質のままのすべてのスポットは依然として反射しており、1 を示します。

消去レーザー

CD-R と同様、読み取りレーザーには記録層の材料の状態を変化させるのに十分な出力がありません。書き込みレーザーよりもはるかに弱いのです。消去レーザーはその中間に位置します。レーザーは材料を溶かすほど強力ではありませんが、材料を結晶化点まで加熱するのに必要な強度を備えています。材料をこの温度に保持すると、消去レーザーが化合物を結晶状態に戻し、エンコードされた 0 を効果的に消去します。これによりディスクがクリアされ、新しいデータをエンコードできるようになります。

CD-RW ディスクは古い CD フォーマットほ​​ど光を反射しないため、ほとんどの古い CD プレーヤーや CD-ROM ドライブでは読み取れません。すべての CD-RW ライターを含む、一部の新しいドライブとプレーヤーは、さまざまなCD フォーマットで動作するように読み取りレーザーを調整できます。ただし、CD-RW は多くの CD プレーヤーでは動作しないため、音楽 CD には適していません。ほとんどの場合、これらはコンピュータ ファイルのバックアップ ストレージ デバイスとして使用されます。

これまで見てきたように、CD 上の反射パターンと無反射パターンは信じられないほど小さく、高速のレーザー ビームによって非常に早く焼き付けられ、読み取られます。このシステムでは、データ エラーが発生する可能性がかなり高くなります。次のセクションでは、CD バーナーがさまざまなエンコードの問題を補う方法をいくつか見ていきます。

CD フォーマット

前のセクションでは、CD と CD バーナー テクノロジの基本的な考え方について説明しました。精密なレーザーや金型を使用すると、一連の 1 と 0 を表す反射率の高い領域と反射率の低い領域のパターンをマークできます。このシステムは非常に基本的なものであるため、ほぼあらゆる種類のデジタル情報をエンコードできます。ディスク上にどのような種類のマーク パターンを配置するかについて、本質的な制限はありません。

ただし、別の CD ドライブ (またはプレーヤー) から情報にアクセスできるようにするには、理解できる形式で情報をエンコードする必要があります。 ISO 9660と呼ばれる音楽 CD の確立された形式は、後の CD 形式の基礎となりました。この形式は、データ エラーの影響を最小限に抑えるために特別に設計されました。

これは、記録されたデータを慎重に配置し、多くの追加のデジタル情報と混合することによって実現されます。次のページでは、書き込んだ CD にエンコードされた追加情報について説明します。

データのエンコード

CD を CD プレーヤーで読み取れるようにするには、いくつかの重要な側面が関係します。

音楽 CD 上の実際の情報の配置は非常に複雑です。また、CD-ROM (曲のトラックではなくコンピュータ ファイルが含まれるコンパクト ディスク) には、さらに広範なエラー修正システムが搭載されています。これは、コンピュータ ファイルのエラーはプログラム全体を破損する可能性があるのに対し、音楽 CD 上の修正されていない小さなエラーは、わずかな毛羽立ちや音飛びノイズを意味するだけだからです。さまざまな種類の CD にデータが配置されるさまざまな方法に興味がある場合は、「 」を参照してください。

一部の書き込み可能な CD 形式では、書き込みを開始する前にすべての情報を準備する必要があります。この制限は、CD 自体の物理設計だけでなく、CD の元のフォーマットにも組み込まれています。結局のところ、長いトラックは 1 と 0 の連続した接続された文字列を形成しており、これを個別のセクションに分割するのは困難です。新しいディスク形式では、一度に 1 つの「パケット」ずつファイルを記録し、ディスクがいっぱいになったら目次やその他の統合構造を追加できます。

CD バーナーは素晴らしいテクノロジーであり、内部の仕組みは確かに興味深いものです。しかし、典型的なコンピュータ ユーザーにとって、バーナーの最も魅力的な側面は、それを使って何ができるかということです。次のセクションでは、このテクノロジーをすべて活用して独自の音楽ミックスを作成する方法を説明します。

独自の CD の作成: ソフトウェア

CD-R にはあらゆる種類のデジタル情報を保存できますが、最近最も広く普及している用途は、コンピューターを使用して音楽ミックス CD を作成することです。 CD バーナーの世界に慣れていない場合、これは困難な作業のように思えるかもしれません。しかし、適切なソフトウェアを用意し、一般的な手順を理解すれば、実際には非常に簡単です。

すでに CD バーナーを接続している場合、CD 作成の最初のステップは、必要なソフトウェアをロードすることです。この音楽管理ソフトウェアはいくつかの機能を提供します。

最近では、ほとんどのバーナーに 1 つ以上の音楽プログラムがパッケージ化されていますが、プログラムを購入したり、インターネット経由でダウンロードしたりすることもできます。プロセス内のさまざまな要素を処理するには別のメディア アプリケーションが必要になる場合がありますが、すべてを処理する優れたプログラムがいくつかあります (下記を参照)。ここをクリックして、独自の CD の書き込みに関連するソフトウェアを検索してください。

独自の CD を作成する: 音楽

必要なソフトウェアがすべて揃ったら、曲を集めましょう。 CD コレクションから直接曲を取り込みたい場合があります。これを行うには、曲を「リッピング」する必要があります。CD からコンピュータのハード ドライブに曲をコピーします。これを行うには、抽出プログラムが必要です。特定のトラックをコピーするには、内蔵 CD-ROM ドライブ (または CD バーナー自体) に CD を挿入し、抽出プログラムを通じて必要な曲を選択します。基本的に、プログラムは曲を再生し、使用可能なデータ形式に再録音します。 CD が個人的な使用のみを目的とする場合に限り、所有する曲のコピーを作成することは合法です。

インターネット経由でMP3 を収集することもできます。 MP3 は、有料音楽サイトまたはファイル共有プログラムからダウンロードできます。一部の MP3 は無料で、合法的にダウンロードして CD にコピーできます。ただし、ほとんどは違法コピーであり、ダウンロードして CD に焼くことは著作権違反です。 MP3 関連の Web サイトを検索するには、ここをクリックしてください。

MP3 は圧縮ファイルなので、CD に書き込むには展開 (デコード) する必要があります。標準の音楽管理プログラムは、これらのファイルをデコードできます。適切なソフトウェアがない場合は、インターネット経由でダウンロードできるデコード プログラムが多数あります。

曲を集めたら、ミュージック マネージャーを使用して希望の順序に並べ替えることができます。作業できるディスク容量には限りがあることに注意してください。 CD-R にはさまざまな容量があり、メガバイトと分で測定されます。最近では、ほとんどの CD-R の長さは 74 分または 80 分です。 CD の書き込みに進む前に、ミックスが空のディスクに対して長すぎないことを確認する必要があります。

独自の CD の作成: 書き込み

ミックスが完了して保存したら、あとは空の CD-R ディスクをバーナーに挿入し、音楽管理ソフトウェアで「書き込み」または「書き込み」オプションを選択するだけです。 「データ CD」ではなく、必ず「音楽 CD 」を選択してください。そうしないと、通常の CD プレーヤーでディスクを再生できなくなります。ディスクを書き込む速度も選択する必要があります。通常、速度が遅いほど、書き込みプロセス中に重大なエラーが発生する可能性が低くなります。

CD を書き込むときは、さまざまな問題が発生する可能性があるため、正常に出力されないことがあっても驚かないでください。 CD-R は上書きできないため、取り返しのつかない間違いを犯した場合、ディスク全体を廃棄する必要があります。 CD 書き込みセットの中でも、これは「コースター作成」と呼ばれるもので、破損した CD に対してできることはほとんどこれだけです。

CD の書き込みで問題が継続的に発生する場合は、ドライブに欠陥があるか、音楽管理プログラムに欠陥がある可能性があります。バーナーを返品する前に、他のプログラムをいくつか試して、より良い結果が得られるかどうかを確認してください。

CD-ROM を作成するには、同様のプロセスを実行しますが、ディスクを音楽 CD ではなくデータ CDとしてコーディングします。一部の新しい CD プレーヤーおよびDVD プレーヤーは、未翻訳の MP3 データ ファイルを読み取ることができ、この方法で CD-ROM 音楽ミックスを作成できる場合があります。 MP3 は圧縮ファイルであるため、1 枚のディスクにさらに多くのファイルを収めることができ、より長いミックスを作成できることになります。もちろん、欠点は、ディスクがほとんどの CD プレーヤーでは動作しないことです。

CD バーナーは、平均的なコンピュータ ユーザーにまったく新しい世界を開きました。ほとんどの CD プレーヤーで再生できる音楽を録音したり、写真、 Web ページ、または映画を含む CD-ROM を作成したりできます。カーステレオほどの大きさの機器と安い自転車ほどの価格があれば、独自のマルチメディア制作会社を設立できます。