光学メディアの歴史 - データ復旧ナレッジ

1 光学メディアの登場

光学メディアの登場

光学メディアの歴史は、私たちの記憶やデータを保存するための技術革新の歴史を紐解いていく上で非常に重要です。CDやDVD、Blu-rayディスクといった円盤型のメディアは、データをレーザー光で読み取る仕組みから「光学メディア」と呼ばれています。

光学メディアの幕開けは、1970年代半ばにフィリップス社とMCA社が共同で開発した「レーザービジョン」に遡ります。1980年ごろには、この技術を応用した「レーザーディスク（LD）」が市場に登場しました。直径30cmの大型ディスクで、アナログ映像と音声を高精度で記録するメディアとして注目されました。しかし、当時は映像や音声の圧縮技術が存在せず、片面で約1時間しか記録できないという制約がありました。

レーザーディスクという名称は、パイオニアの商標であったため、他のメーカーは「レーザービジョン」という名称を使用していましたが、1989年にパイオニアが商標を無償開放したことで、「レーザーディスク」という呼称が一般化しました。

その後、ソニーが1970年代後半から新たな光学メディアの開発に着手し、1979年からはフィリップスと共同で技術を進化させました。そして、1980年代初頭には、より小型で扱いやすい「コンパクトディスク（CD）」が誕生します。直径12cmのCDは、音楽やデータの保存に適したメディアとして瞬く間に普及しました。以降、CDを基にしたDVDやBlu-rayディスクなど、12cm規格の光学メディアが標準となり、現代まで続くデータ保存技術の基盤となっています。

さらに、Blu-rayディスクは高解像度映像の保存を可能にし、デジタルメディアの普及に大きく貢献しました。これにより、光学メディアは単なるデータ保存の手段だけでなく、映像や音楽などのエンターテインメントコンテンツの提供にも大きな役割を果たしています。

コンパクトディスク

1982年、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、同時に音楽CDも市場に登場しました。CDは、レコードよりも優れた音質とノイズの少なさを特徴としており、音楽メディアとして瞬く間に広まりました。この時期のCDとレーザーディスク（LD）は、光学メディアの「第一世代」として位置づけられています。

CDは主に音楽データを記録するために使用され、CD-DA（コンパクトディスク・デジタルオーディオ）という規格が音楽CDの標準となりました。また、CDの大容量という特性を生かし、デジタルデータを安価に配布するためのメディアとしても活用され、CD-ROMという新たな規格が誕生しました。これにより、それまでフロッピーディスクで複数枚に分けて提供されていたパソコンソフトやオペレーティングシステム（OS）も、CD-ROM1枚に収まるようになりました。さらに、CD-ROMはゲーム機用メディアとしても普及し、特に初代プレイステーションのソフトはCD-ROMを採用していました。

CD-ROMにおける「ROM」は、もともと半導体メモリで使われている用語です。「Read Only Memory」の略で、その名の通り、データの読み出し専用メモリということです。このため、ユーザーが新しい情報を書き込むことはできません。音楽CDや映画のDVD、ゲームソフトなど、データがあらかじめ記録された状態で販売されるメディアに使用されるのが一般的です。このように既存の記録媒体の影響を相互に受け合いながらデータの保存方法は発展してきています。

その後、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約1.4MBの容量しか持たないのに対して、CD-Rは640MBものデータを保存できるため、大容量のデータ保存が求められるパソコンのバックアップメディアとして広く利用されるようになりました。

DVDの登場

1990年代初頭に登場したDVDは、撮影した動画を収録することができる第二世代光ディスクとして設計されました。当初、DVDは「Digital Video Disc（デジタルビデオディスク）」として映像専用メディアとして企画されましたが、その後、データ保存やその他の用途にも対応できることが分かり、正式名称は「Digital Versatile Disc（デジタル多用途ディスク）」へと変更されました。最終的には、DVD自体が略語ではなく単なる「DVD」という名称として定着しました。子供のころに観ていたクイズ番組でもDVDの略はデジタルビデオディスクか？という問題があったことが記憶に新しいですが、デジタルバーサタイルディスクが正式名称であるということはあまりにもDVDを使う機会が減少したためかつい忘れてしまいそうです。

DVDは、ハリウッド映画業界からの要望に応える形で開発され、従来のメディアよりも高画質・高音質で、DVD1枚の片面あたり133分以上の映像を収録できるようになりました。レーザーディスクと比較してサイズが小さいにもかかわらず、2倍以上の映像データを収録できるため、MPEG-2という圧縮動画フォーマットが採用されました。この技術により、DVDは映画やテレビ番組のリリースメディアとして大成功を収め、家庭用メディアの主流となりました。

当初、DVDの規格は東芝、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）連合と、CDの開発に関わったフィリップス、ソニー陣営との間で激しい競争が繰り広げられていました。しかし、IBMの仲介により、最終的に東芝主導の規格に統一されることが合意されました。

その結果、1996年に日本で、1997年にアメリカ、1998年にはヨーロッパで初めてDVDが商用化されました。世界で最初に販売されたDVD作品は、日本のアーティスト谷村新司さんのライブDVDとされています。日本が世界に先駆けて記憶媒体の最新製品が利用できたということを考えると、現代で言えばiPhoneが日本で発売されるようなものに近いでしょうか（正確には世界初のスマートフォンはiPhoneではありません）

DVDの登場は、レーザーディスク（LD）の急速な衰退を引き起こしました。LDはレンタルが禁止されており、視聴するには購入が必要でした。また、供給が限られていたため、生産が追いつかない状況でした。一方、DVDビデオはLDよりも価格が安く、レンタルも可能であったことから、迅速に市場に浸透していきました。さらに、2000年ごろにはDVD-ROMドライブが標準搭載された家庭用パソコンやゲーム機が普及し、多くのメーカーがLDの生産・販売を中止しました。最終的に2007年、最後のプレスメーカーが製造ラインを廃止し、LDの歴史は幕を閉じました。

DVDはCDの約7倍の容量を持ち、CD-ROMに代わるパソコンやゲーム機の新しいメディアとしてDVD-ROMが普及しました。また、書き込み可能なDVD-Rも、CD-R同様にバックアップメディアとして広く利用されました。これにより、DVDはデータ保存やエンターテインメントの分野で重要な役割を果たし、光学メディアの新たなスタンダードとなりました。

DVDの進化とともに、映像、音楽、ソフトウェアなど、多様なコンテンツの提供が可能になり、家庭用メディアの基盤を大きく変革しました。

第三世代メディアとその後

2000年代に入り、光学メディアの第三世代として「ブルーレイディスク（Blu-ray Disc、BD）」が登場しました。DVDが赤色半導体レーザーを使用していたのに対し、Blu-rayディスクは青紫色半導体レーザーを採用することで、片面1層あたり約25GBという、DVDの5倍以上の容量を実現しました。名称が「Blue-ray」ではなく「Blu-ray」となっているのは、英語圏で「Blue-ray」が一般名詞と解釈され、商標登録が困難になる可能性があったためです。

Blu-rayディスクは主にハイビジョン映像作品を収録するメディアとして普及し、ハイビジョンテレビの広がりとともに使用されました。しかし、DVDからの移行には時間がかかり、Blu-rayが登場してから10年以上経過した現在でも、映像ソフトはDVD版とBlu-ray版が併売されています。

Blu-rayは、データ記録メディアとしても利用可能でしたが、USBメモリの普及により、パソコン用のデータ保存メディアとしてはあまり浸透しませんでした。さらに、Blu-rayドライブを標準搭載したパソコンがそれほど普及しなかったこともあり、Blu-rayはパソコンソフトのメディアとしてはあまり利用されていません。

HD DVDとの競争
Blu-rayディスクの登場から少し遅れた2002年、東芝とNECが共同で「HD DVD（High-Definition Digital Versatile Disc/エイチディーディーブイディー）」を提案し、DVDの後継規格として策定しました。HD DVDはハイビジョン映像を記録できるメディアで、Blu-rayと競合する形で市場に登場しました。これにより、家電メーカーや映画会社がHD DVD陣営とBlu-ray陣営に分かれ、「次世代DVD戦争」と呼ばれる競争が勃発しました。この競争によって、どちらの規格が主流になるか不透明な状態が続き、消費者は購入を控え、普及が遅れる事態に陥りました。

しかし、2008年にHD DVD陣営の中心であった東芝が撤退を決定し、HD DVD普及団体も解散したことでこの規格競争は終結。Blu-rayディスクが市場で優位に立ち、普及が進むようになりました。

Ultra HD Blu-ray
第三世代の光学メディアには、2015年に登場した「Ultra HD Blu-ray（UHD BD）」も含まれます。UHD BDはBlu-rayディスクの後継規格であり、さらなる大容量化が図られ、4K映像に対応しています。現在では、UHD BDに対応する機器が増えつつあり、4Kテレビの普及とともに今後さらなる市場拡大が見込まれています。

Blu-rayやUHD BDの登場により、光学メディアは映像作品の高品質な保存や再生において重要な役割を果たし続けていますが、ストリーミングサービスの普及も進んでいるため、今後の光学メディアの市場動向には注目が集まっています。

データ記録容量の増大

光学メディアの進化は、面積あたりのデータ密度を高める方法や、記録層を増やす多層化技術によって実現されてきました。特に、第三世代のメディアであるBlu-rayディスク（BD）では、多層化が進み、BDXLという書き込み型ディスクでは、2018年時点で4層128GBのデータ記録が可能となっています。

しかし、面積あたりのデータ量の増加には物理的な限界があるため、現在では多層化によってデータを立体的に記録する技術が研究されています。将来的には、100層を超える超多層光学メディアが登場することが予想されており、これにより容量はテラバイト級（1TB = 1,000ギガバイト）に達する可能性があります。

また、光学メディアの容量増加に伴い、大量のデータを保存するバックアップメディアやアーカイブ用途としての需要も期待されています。特に、企業や研究機関が保有するビッグデータの保存など、長期的な保存が求められる場面での活用が進む可能性があります。

データの読み書きに基づく分類
光学メディアは世代ごとの種類や特徴に基づいて分類されますが、もう一つ重要な分類方法として「データの読み書きに基づく分類」があります。

たとえば、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、「-ROM」や「-R」とは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人は少ないかもしれません。

まず、店頭で販売されている音楽CDや映画DVDなど、工場であらかじめデータが書き込まれたメディアは「読み出し専用」であり、ユーザーが新たにデータを書き込むことはできません。これらのデータは、ディスクの記録面に微細な凹みを作ることで記録されます。この製造方法は「プレス」と呼ばれ、凹みの有無に応じてレーザー光の反射率が変わり、それを利用してデータを読み取る仕組みです。

一方、ユーザーがデータを書き込むことができるメディアは「記録型メディア」と呼ばれます。このタイプのディスクには、光に反応する特殊な色素が記録面に塗布されており、レーザー光を当てることで色素が変化し、その変化によってデータを記録します。色素の変化による反射率の違いを利用し、工場でプレスされたメディアと同じ方法でデータが読み取られるのです。

記録型メディア

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）メディアは、一度だけデータを書き込むことができるメディアです。記録面の色素をレーザーで焼いて化学変化を起こしデータを記録します。この化学変化は一方向のみであり、一度書き込まれたデータは消去や変更ができません。この特性から、長期的なデータ保存に適しており、人為的なミスによるデータ消去や改変のリスクがありません。代表的なライトワンスメディアには、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）メディアは、データの書き換えが可能なメディアです。記録面の色素の結晶構造を変化させることでデータを記録し、その結晶構造は再び元に戻すことができます。これにより、書き込んだデータの消去が可能で、何度も再利用できるのが特徴です。リライタブルメディアは、短期的なデータ保存や試し書きに向いていますが、結晶構造の変化を繰り返すと色素が劣化し、書き換え可能な回数には限界があります。USBメモリやSDカードに使われているフラッシュメモリと比べると、書き換え可能回数が少ないため、頻繁にデータを書き換える用途には適していません。代表的な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。

保存時の注意点
ライトワンスメディアもリライタブルメディアも、どちらも光による色素の変化を利用してデータを記録しているため、日光や湿気にさらされると色素が劣化し、データが読み取れなくなることがあります。保存する際は、ケースに収納し、直射日光や湿気の少ない場所に保管することが重要です。また、熱に弱いため、高温になる場所での保管も避けるようにしましょう。