光ディスク記録技術

光ディスクのオーサリングには、光ディスクメディアからファームウェア、光ディスクドライブの制御電子回路まで、連携して動作するさまざまな光ディスクレコーダテクノロジが必要です。この記事では、いくつかのより重要なテクノロジーについて説明します。

記録可能な光ディスクの種類

市販のディスクへの直接記録可能な光学式ディスクには多くのフォーマットがあり、そのすべては、レーザーを使用してデジタル記録媒体の反射率を変更し、市販の光ディスクが作成されたときに生じるピットとランドの効果を複製することに基づいています押された。ホログラフィックデータストレージや3D光学データストレージなどの新しいテクノロジーは、まったく異なるデータストレージ方法の使用を目指していますが、これらの製品は開発中であり、まだ広く利用できません。

最も初期の形式は磁気光学式で、レーザーと組み合わせて磁場を使用して媒体に書き込みます。コンシューマ機器では広く使用されていませんが、元のNeXTキューブは標準ストレージデバイスとしてMOメディアを使用し、コンシューマMOテクノロジーはSonyのMiniDiscの形で利用できます。この形式のメディアは書き換え可能です。

記録可能な光メディアの最も一般的な形式は追記型有機色素技術で、CD-Rの形式で一般化され、DVD-Rなどの大容量メディアで使用されています。これは、レーザーのみを使用して、透明な有機色素（通常はシアニン、フタロシアニン、またはアゾ化合物ベース）を焦がし、反射スパイラルグルーブ上に「ピット」（つまり、ダークスポット）を作成します。このようなメディアのほとんどは、R（記録可能）サフィックスで指定されています。このようなディスクは非常にカラフルであることが多く、一般的に青または淡黄色または緑の色合いがあります。

相変化合金を使用すると、書き換え可能な非磁性光学媒体が可能です。相変化合金は、駆動レーザーからの熱を使用して結晶状態とアモルファス状態（異なる反射率）の間で変換されます。相変化材料は染料ベースのメディアよりも反射率のコントラストが低いため、このようなメディアは特別に調整されたドライブで再生する必要があります。最新のドライブのほとんどはこのようなメディアをサポートしていますが、多くの古いCDドライブは狭いしきい値を認識できず、そのようなディスクを読み取ることができません。相変化ディスクは、RW（書き換え可能）またはRE（記録可能消去可能）で指定されます。相変化ディスクは、しばしば濃い灰色に見えます。

別の技術では、無機炭素層にピットを作成します。これは「追記」オプションです。 Millenniataによって作成されたM-DISCは、データの寿命が数百年の特別なM-DISCにデータを記録します。

最適な電力校正

最適パワーキャリブレーション （OPC）は、使用中のメディアに特定のセッションを書き込むための適切なレーザーパワーをチェックする機能です。より洗練されたのがActive OPCで、最適なレーザー出力を計算し、リアルタイムで調整します。

記録モード

光ディスクは、 ディスクアットワンス 、 トラックアットワンス 、 セッションアットワンス （つまり、1つのディスクに対する複数の書き込みセッション）、またはパケット書き込みモードで記録できます。各モードの目的は次のとおりです。

• ディスクアットワンス：ディスク全体を1回のパスで書き込みます。複製マスターに推奨
• トラックアットワンス：トラック間にギャップを空けて個々のトラックを書き込みます。オーディオCDに使用
• Session At Once：1枚のCDに複数のセッションを書き込み、ファイナライズします。通常、CDオーディオではサポートされておらず、オーサリングソフトウェアで普遍的にサポートされていない
• パケット書き込み：オンデマンドでメディアにデータを書き込みます（以下を参照）

接続技術

初期のCD-ROMドライブとは異なり、光ディスクレコーダドライブは一般に業界標準の接続プロトコルを使用しています。初期のコンピューターベースのCDレコーダーは、一般にSCSIで接続されていました。ただし、SCSIは最も重要なユーザー（特にApple Computer）によって放棄されたため、ほとんどのコンピューターユーザーにとって高価なオプションになりました。その結果、市場はほとんどの内蔵ドライブでパラレルATA接続に切り替えました。外部ドライブは一般に、FireWireやHi-Speed USB 2.0などの高速シリアルバスに接続するケース内のブリッジに接続されたPATAドライブメカニズムを使用します。ほぼすべての最新のドライブ、特にBlu-rayドライブはシリアルATAを使用しています。

スタンドアロンレコーダは、オーディオおよびRF用のRCAコネクタ、TOSlink、S / PDIF、コンポジットビデオ、コンポーネントビデオ、Sビデオ、SCART、ビデオ用FireWireなどの標準のA / V接続を使用します。レコーダーデバイスは暗号化されたビデオコンテンツを解読することが許可されていないため、HDMIなどの高帯域幅デジタル接続は機能しません。

オーバーバーニング

オーバーバーンは、通常のサイズ制限を超えてデータを記録するプロセスです。 ATIPの構造では、そのようなサイズを指定することはできません。

バッファアンダーラン保護

通常、レコーダーは一時停止することなく完全な書き込みを実行する必要があります。レーザーがオンになったら、記録プロセスを停止して再開すると、欠陥が生じる可能性があります。

書き込みが完了する前にレコーダへのデータの供給が中断されると、記録中にバッファアンダーランが発生します。ソフトウェアは通常、記録するデータをバッファに移動します。レコーダがソフトウェアがリロードするよりも速くバッファ内のデータを処理する場合、アンダーランが発生します。歴史的に、バッファアンダーランは、低速のデバイスから取得したデータの書き込み、または低速プロセッサまたは他のタスクを同時に実行するプロセッサからの記録ソフトウェアの低速が原因であることが多かった。

さまざまなレコーダは、次の方法でバッファアンダーランを最小化または対処します。

• ほぼすべてのバーナーは、ディスクの回転を遅くし、より遅い速度で記録できます。バーナーは、ソフトウェアがデータをリロードするよりも速くバッファ内のデータを描画していることを検知すると、そうする場合があります。
• 録音ソフトウェアは、CDレコーダーが最初に導入されたときよりも大きなバッファーを維持します。一部のレコーダーは、コンピューターとは独立して独自のバッファーメモリを維持します。この追加のバッファリングにより、データの一時的な一時停止がバッファアンダーランを引き起こさないことが保証されます。
• 実際、一部のレコーダーは、セッションの途中で書き込みを停止し、バッファーが補充されるたびに書き込みを再開できます。このようなバッファーアンダーラン保護を備えたレコーダーは、ディスク上の記録されたトラックの非常に小さなギャップで中断を処理します。バッファアンダーランから保護するための技術は独自仕様であり、ベンダー固有であるため、技術的な詳細は異なります。
• DVD + R、DVD + RW、および記録可能なBlu-ray形式は、レコーダーの書き込みメカニズムが記録されたトラックの終わりを正確に特定し、中断したところからシームレスに続行できるテクノロジーを含むため、バッファーアンダーランの影響を受けません。多くのディスクオーサリングユーティリティは、これらのディスクが書き込まれているときに、バッファーアンダーラン保護オプションを無効にします。

バッファーアンダーランは、セッション全体またはディスク全体ではなく、レコーダーがパケットを書き込む戦略によって最小化されます。書き換え可能メディア（CD-RW、DVD-RW、DVD-RAM）を使用する場合、UDFファイルシステムはディスクを個別に書き込まれるパケットに編成します。パケットは、更新された単一のアドレステーブルによって参照されます。

特定の専有技術

BURN-Proof（Buffer Underrun-Proof）は、Sanyoが開発したバッファアンダーラン保護の独自技術です。

FlextraLinkは、Asusが開発したバッファーアンダーラン保護用の独自技術です。

FlextraSpeed™は、記録メディアを継続的に監視し、最適な書き込み速度を設定して、高速書き込みに耐えられないディスクに対して最高の記録品質を保証します。

Power Burnは、Sonyが開発したバッファアンダーラン保護の独自技術です。特徴：

• バッファーアンダーラン保護：バッファーアンダーランが発生すると、ドライブは書き込みを一時停止します。ドライブは書き込みの終了ポイントとタイミングを記憶し、バッファメモリに十分なデータが満たされると、その正確なポイントから直ちに書き込みを再開します。
• 衝撃と振動による書き込みエラーからの保護：PowerBurnのShock Proofテクノロジーは、デバイスが移動すると書き込みを一時停止し、ドライブが安定した後に再開します。これにより、モバイル環境で動作します。
• 書き込み条件の最適化：ドライブは個々のメディアの特性を検出し、書き込み速度、レーザー出力、書き込み戦略などのすべての主要な書き込み条件を最適化します。

SafeBurnは、ヤマハ株式会社が開発したバッファアンダーラン保護の独自技術です。

パケットライティング

パケット書き込みは、フロッピーディスクと同様の方法で光ディスクを使用できるようにする技術です。パケット書き込みは、1回書き込み可能なメディアと書き換え可能なメディアの両方で使用できます。 DirectCDやInCDなど、競合する非互換のパケット書き込みディスクフォーマットがいくつか開発されています。パケット書き込み用の標準化された形式は、プレーンディスク、VAT、およびスペアビルドのUniversal Disk Formatです。

長寿

小売用の記録可能/書き込み可能な光学メディアは、データを記録するために光学メディアの中/上に染料を含んでいますが、工場で製造された光学メディアは、プラスチックの型/キャストによって作成された物理的な「ピット」を使用します。その結果、小売店の光メディアでのデータストレージには、工場で製造された光メディアの寿命はありません。この問題は、レコーダーの書き込みレーザーが使用されると、その出力が年齢とともに低下するため、通常はわずか数年後に悪化します。その結果、耐用年数の終わりに近づいているレーザーで書き込まれたディスクには、あたかも新しいレーザーが使用されたかのように長い読み取り可能な寿命がないかもしれません。

貴重なデータをアーカイブするために、色素ベースの光メディアだけに頼るべきではありません。 MAM-A（三井）は、アーカイブゴールドCD-Rで300年、ゴールドDVDで100年の寿命を主張しています。他のメディアテクノロジーを使用してメディアをさらにバックアップしたり、不揮発性メモリテクノロジーに投資したりすることもできます。