電子媒体

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様々なタイプの電子記憶媒体
市販の記録メディア

電子媒体（でんしばいたい）の記事では、非電子的および電子的な記録媒体について述べる。映像機器や音響機器での映像や音楽の記録再生や、電子計算機（コンピュータ）での情報処理に使用する記録媒体の総称。コンピュータで扱う情報については、記録内容は全てデジタルデータである、という特徴がある一方、映像機器や音響機器においては、アナログ方式で記録再生されるものもある。法律では電磁的記録を保存するための媒体を電磁的記録媒体と呼称する。

CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROMなどの記録媒体は物理的（機械的）に作られており、本来「電子」媒体と呼ぶには無理があるが、日本の国家機関では使用されている[1][2]。

種類[ソースを編集]

電子、磁気（電磁気）、光、光磁気、半導体、などの技術や工学が使われている。いくつかの例を挙げる。

  • 磁気テープ：ポリエステルなどの樹脂で作られたテープに磁性体を塗布して、映像や音楽、コンピュータのプログラムやデータなどを磁気記録するもの。ランダムアクセス性能に劣るという欠点がある。
  • 磁気ディスク
  • 光ディスク
    • コンパクトディスク (CD)
      • CD-DA：コンパクトディスクにデジタル音声データを収める規格。
      • CD-ROM：CDに音声データだけではなく、様々なコンテンツを収録出来るようにしたもの。読み出し専用。
      • CD-R：ユーザが内容を書き込む事が出来るCD。いったん書き込んだ内容そのものは、基本的には変更できないライトワンスタイプ。ファイナライズ処理をする事で、上記のCD-ROMとなるため、多くの機器での読み出しが可能になる。
      • CD-RW：ユーザが内容を書き込む事が出来るCD。CD-Rと違い、書き込んだ内容を変更したり、フォーマットして消去できる。
    • DVD（デジタルバーサタイルディスク、デジタル多用途ディスク）
      • DVD-Video：DVDに映像、音声、字幕などを収める規格。
      • DVD-ROM：DVDに動画データだけではなく、様々なコンテンツを収録出来るようにしたもの。読み出し専用。
      • DVD-R：ユーザが内容を書き込む事が出来るDVD。いったん書き込んだ内容そのものは、基本的には変更できないライトワンスタイプ。DVD+Rは、規格が異なるが同様のメディアである。いずれも、ファイナライズ処理をする事で、上記のDVD-ROMとなるため、多くの機器での読み出しが可能になる。
      • DVD-RW：ユーザが内容を書き込む事が出来るDVD。DVD-Rと違い、書き込んだ内容を変更したり、フォーマットして消去できる。DVD+RWは、規格が異なるが同様のメディアである。
      • DVD-RAM：ユーザが内容を書き込む事が出来るDVD。DVD-RWと違い、ランダムアクセスを重視し、書き換え可能回数（書き換え寿命）も長い。また、書き換えに専用のアプリケーションを必要としない事が多い（ただし、デバイスドライバの組み込みは必要な事が多い）。
    • Blu-ray Disc（ブルーレイディスク、BD）：大きさについては、CD、DVDと同じであるが、ディスクの多層化により200GB程度の大容量化が可能となった。主に高精細度テレビジョン放送動画データの保存に使用される。CD、DVDと同様に書き込み可能な規格も策定されている (BD-R, BD-RE)。
    • レーザーディスク(LD)：直径30センチの両面書き込み可能なディスクで、最大2時間の映像を記録することが可能である。しかし、一般家庭での書き込みが不能で読み取り専用、材料の劣化が早い、などの問題点が多く、2007年3月にディスクの製造は終了した。
  • 光磁気ディスク (MO)：耐久性にすぐれ、寿命が非常に長い記録技術。書き換えに専用のアプリケーションを必要としない事が多い。ただし2020年現在、民生用3.5インチドライブの生産は既に終了しており、再開の動きは見られない。
    • ミニディスク (MD)：ソニーが開発した小型の光磁気ディスクで、ATRAC方式で記録再生される。音楽録音用メディアとして日本では広く普及しているが、海外ではあまり使われない。データ記録に使われることもある(MD DATA)。こちらも2020年現在、記録再生ドライブは生産が各社終了している。
  • フラッシュメモリ

用途[ソースを編集]

各種類の媒体の、技術的工学的特性、例えば容量や記録密度やレイテンシやスループット、さらには経済性（コストパフォーマンス）などにより、適した用途がある。いくつかの例について述べる。

磁気テープ
大容量のデータを安価に記録出来、かつ耐久性に優れているがランダムアクセスは出来ないため、大量の情報を記録する必要があるが頻繁には利用されない場合（企業における情報のバックアップなど）に用いられる。
アナログデータにも対応でき、データ容量の増加もテープ長を増やすという物理的対処で済んだため光学的記録媒体が進化するまではコストパフォーマンスの点で他の記録媒体よりも有利であった。
コンシューマー用途としては、FDが普及する以前に、コンパクトカセットがコンピュータのデータ記録メディアとして活用されていた時代があった。コンパクトカセットについては、音楽録音用途では、現在でも広く用いられている。
FD
出現当初は、ドライブ機器が高価であったため普及していなかったが、PCの普及に伴い価格が下がり、急激に普及した。
8インチ、5インチ、3.5インチ等の種類があり、片面/両面記録や記録密度で更に区分された。
磁気テープと異なり、記録できる情報は少ないがランダムアクセスが可能である、という利点がある。一般的に、FDは1枚あたり1.2～1.4MBが記録可能である（両面HDフォーマットの場合）。
2000年代に入ると容量の少なさから徐々に使われなくなり、現在は各社が生産を中止するなど衰退傾向にある。
CD-ROM
FDと同様にランダムアクセスが可能で生産性に優れていることから、ソフトウェアの販売パッケージは多くがCD-ROMに取ってかわられた。
CD-R
いったん書き込みを確定すると、後から上書きや改変が出来ないという特性があり、重要書類などの記録に用いられる事も少なくない。
媒体価格が比較的安価であるため、個人でPC内容をバックアップしたり、個人が少部数を電子出版したりする際にも用いられる。
記録容量はCD-ROMと同じである。
CD-RW
CD-Rと違って、何度か書き換える事が出来るが、約1000回程度の書き換えで媒体寿命を迎える。
記録容量はCD-ROMと同じである。
DVD-ROM
CD-ROMとほぼ同じ使い勝手でありながら、CD-ROMの6倍強の約4.7GBの大容量データを記録出来る。パッケージソフトの頒布媒体として、2010年代以降は広く使われている。
DVD-R
CD-Rと同様に、いったん書き込みを確定すると、後から上書きや改変が出来ない。
記録容量は種類により異なるが、DVD-ROMとほぼ同じと考えて良い。
DVD-RW
DVD-Rと違って、何度でも書き換える事が出来るが、約1000回程度の書き換えで媒体寿命を迎える。
記録容量は種類により異なるが、DVD-ROMとほぼ同じと考えて良い。
DVD-RAM
FDと同じような使い勝手でPC上のファイルを書き込んだり、専用のDVDレコーダーを用いて動画・音声を記録するのに用いる。
10万回の書き換えに耐えるとされる。また、他の書き換え媒体と異なり、両面媒体が存在する。
記録容量は種類により異なるが、片面当たりはDVD-ROMとほぼ同じと考えて良い。
BD
ホームシアターなどの映像フォーマットでの使用が主である。
LD
主に映像を記録するディスクで、その用途はほとんどDVDと変わりない。但し、家庭で録画することができない点がDVDと異なる。他に、レーザーディスクカラオケ等に利用されていた。
光磁気ディスク (MO)
FDと同じような使い勝手でPC上のファイルを保存するのに用いる。
1000万回の書き換えに耐えるとされる。また、カートリッジに保護されることで傷、埃にも強い。その耐久性を生かし、主に長期保存に用いられる。
128MBから2.3GBまで6種類の記録容量が用意されており、用途に合わせて選べる。尤も先にも説明のように、メディアの記録再生に用いるドライブディスクは、2020年現在で既に各社の生産が終了している状況である。
メモリーカード
半導体メモリー（フラッシュメモリ）を使うため、可動部がなく一般的には低消費電力である。ビットあたりの単価が登場当初は1GBあたり10万円など大変高価であったが、技術改良や普及によるコストダウンもあり、2020年現在はmircoSDHCの32GBのものが量販店では1000円前後で販売されている。
比較的小容量でよいデジタルカメラや携帯電話のデータメディアとして、普及している。
高価でも受入れられる業務用の分野では松下電器産業の放送業務用カムコーダの映像記録メディアとしても使われている。

構造[ソースを編集]

テープタイプ[ソースを編集]

ディスクタイプ[ソースを編集]

  • カートリッジ -- ディスクを保護するためのプラスチック製のケースのこと。CDなど、一部のメディアには存在しない
  • シャッター -- カートリッジに設けられた、記録面にアクセスするための孔を塞ぐための機構。これにより記録面が汚れたり傷つくのを防ぐ。一部のメディアはカートリッジ式でも存在しない
  • レーベル面 -- 信号が記録されていない、内容を表す写真などが印刷されたディスクの面のこと。CDやDVD、Blu-ray Discのみに存在する
  • 記録面 -- 信号が記録されているディスクの面のこと
  • セクタ -- ディスクメディアの最小単位。このセクタ単位でしか読み書きできない。
  • クラスタ -- セクタをいくつかまとめた、データ本体の記録単位。File Allocation Tableを使用したファイルシステム上での、読み書き最小単位。
  • トラック -- ディスクに設けられた、信号を記録する部分。螺旋状または同心円状に作られている。ディスクによっては溝として物理的に設けられており、溝をグルーブ、グルーブとグルーブの間をランドという。ランドのみに信号を記録するランド記録、グルーブのみに記録するグルーブ記録、ランドとグルーブの両方に記録するランド&グルーブ記録とがあり、左から順に記憶容量が向上していく
  • シリンダ -- ハードディスクにおいて、各プラッタの同一同心円上のトラックをひとまとめにした円筒形の領域
  • スピンドルホール -- スピンドルモーターの回転軸を通す孔のこと
  • 記録マーク -- 0と1を表す部分のこと。CD-ROMやDVD-ROMにおけるピット[1]を記録マークと考えて差し支えない。この記録マークの形成方法にはマークポジション記録とマークエッジ記録とがある。前者は記録マークを1、その他を0として記録する方式。後者は記録は記録マークの端点を1、その他を（記録マークが形成されていても）0として記録する方式。記録マークが多少大きくても記録密度の向上が可能
  • 回転制御方式 -- ディスクの回転の制御の方法のこと。方式によって記録密度とシークタイムが変わってくる。
    • CAV -- CAVとはConstant Angular Velocity、つまり角速度一定という制御方式で、ディスクの回転数と記録回数が一定であるため、外周に向かうにしたがって記録密度が低下してしまう。しかし、CAVはシークタイムが短く済む。この方式はフロッピーで採用されている。
    • ZCAV（ZBR） -- Zoned CAVのことで、外周に向かうにしたがって記録周波数を変化させることで記録回数を変え、外周でも記録密度を一定に保つことが出来た。また、回転数は一定であるためシークタイムは短い。主にHDDや230MB以降の3.5インチMOで採用されている。
    • CLV -- CLVとはConstant Liner Velocity、線速度一定。ディスクの回転数を変化させることでトラックの記録密度を一定に保つ方式。しかし、ディスクの回転数を変化させなければならず、シークタイムが伸び悩む。CDやDVDに採用されている。
    • ZCLV -- Zoned CLV。媒体の半径方向でセクタ数が異なるように複数のゾーンに分け、それぞれのゾーンで回転数を変化させることで記録密度の向上を図る方式。DVD-RAMに採用されている。
    • PCAV（パーシャルCAV） -- CAVとCLVを組み合わせた方式。Professional Discに「自動最適化モード」として採用されている。

メモリータイプ[ソースを編集]

寿命[ソースを編集]

いくつかの観点からの、寿命について述べる。主として記録された情報についての観点と、媒体自体についての観点がある。

保持期間[ソースを編集]

一般に、データを保持できる期間は有限である。読み込みや書き込み処理を行わずとも経年変化により媒体は劣化していき、やがては記録したデータが消失したり、正常に読み出せなくなる。例えば、CD-RやDVD-Rは色素が退色すると反射率が狂う。磁気テープやFDなどは磁力が薄れていく。フラッシュメモリはフローティングゲートに捕捉した電子を維持できなくなる。

書き込み・書き換えの上限[ソースを編集]

書き換え可能な媒体であっても、無限に書き換えられるものではなく、書き換え回数（書き換えサイクル）は有限である。読み書きを繰り返していくうちに媒体にダメージが蓄積されていき、徐々に劣化していく。蓄積されるダメージは、摩擦による摩耗であったり、磁性の消失、レーザー光による熱、電圧など媒体により様々である。

CD-RWやDVD-RWは基本的に全体を書き換える（書き込み時はシーケンシャルアクセスである）ため、1000回ほど書き換えると寿命になる。それ以外では基本的に1セクタあたりの書き換え回数であり、すべてのセクタを使っているのでもなければ、簡単には書き換え回数の寿命に達することはない。さらに磁気テープや一部のフラッシュメモリを除き、同じデータでも毎回記録位置を変えることで更なる延命を行っているため、書き換えサイクルの寿命の前に媒体の寿命が尽きる場合もある。

媒体別の書き換えサイクルとして、書き込みが特定ブロックに集中しないように対策されていないフラッシュメモリでは数百回、次いでCD-RW/DVD±RWの1000回、磁気テープ、BD-RE/UDO/PDDの1万回、DVD-RAM/GIGAMO/一部フラッシュメモリの10万回、Phase-change Dualの50万回、磁気ディスク/一部フラッシュメモリ/業務用GIGAMOの100万回、MOの1000万回となっている。

読み込みの上限[ソースを編集]

読み込み回数（読み込みサイクル）も基本的に有限である。通常、読み込み時にも媒体は劣化していくが、書き換え時ほどの劣化はなく、無視できるものと考えてよいだろう。

その他の要因[ソースを編集]

これ以外にも、ドライブの寿命もある。ドライブ単体での寿命は勿論であるが、その規格を読み書きできる製品がこの世に存在しなくなると、媒体としても寿命と言える。製品を復活生産するという方法もあるが、多額の費用がかかるため、よほどの重要データでない限りは費用をかけて復活させることが見合わないと予想される。さらに、最近のCADを駆使した設計を考慮すると、その製品の設計情報を収録した媒体の読み出しが出来ない状態も、あり得ないわけではない。ハードディスクドライブやフラッシュメモリ系の機器（USBメモリ、SDメモリーカードなど）は、ドライブと媒体が一体となっていて切り離すことができない構成のものがほとんどであり、ドライブ側が故障した場合は即、媒体も使用不能となる。

数世紀～数万年といった超長期間の保存媒体としては、石板、木簡、紙、レコードといった、古典的な物の方が安全である。太陽系外に出る探査機に積まれたメッセージは、いつ回収されるか分からないこともあり、パイオニアでは記号的なイラストを刻み込んだ金属板、ボイジャーでは音溝が刻まれたアナログレコード盤などといったもので、このような発想の類似である。（なお、ニュー・ホライズンズにはCD-ROMが積まれた）

弱点[ソースを編集]

大抵の記憶媒体は、採用する記録方式や使用素材などにより、特有の弱点を持ち合わせている。誤った使用や保管をすると、媒体寿命を極端に縮めてしまうことがある。媒体にとって弱点となる環境下に放置せず、適切な使用や保管をすることで、媒体寿命を延ばすことができる。

媒体によって向く使用用途・向かない使用用途もあるので、これを考慮して媒体を使い分けることも必要になる場合もある。

磁気テープ・磁気ディスク[ソースを編集]

フロッピーディスク、ハードディスクなどが該当する。磁気、埃、汚れに弱い。当然ながら磁気に大変弱いため、磁石を密接させれば簡単に壊れてしまう。また構造上、記録面に埃などの異物や汚れが付着すると正常に読み取れなくなってしまう場合が多く、埃が被るような場所に放置すると数年と持たずに記録内容が壊れる（フロッピーディスクの場合、現在最も使われている3.5インチディスクはプラスチックのケースに入っているが、初期（5インチ・8インチ）の物は紙のケースに入っており、シャッターも無いために非常に破損しやすかった）。樹脂製ディスクやテープは、熱や湿気、紫外線の影響も受けやすく、変形を招いたり、カビが生えたりして使い物にならなくなる場合もある。

テープ媒体特有の弱点として、たるみ調整が正常でなかったり、ピンチローラーなどが汚れていたりすると、機構内部で巻き込み事故を起こし媒体が変形するなどの損傷に至る例がある。この場合、該当箇所・最悪の場合はテープメディア全体のデータが読み出せなくなる恐れがある。

光ディスク[ソースを編集]

レーザーディスク、コンパクトディスク、DVDなどが該当する。熱、湿気、紫外線に弱い。現在広く使われている基盤素材はポリカーボネートだが、熱や湿気の影響を受けて劣化する。過去に基盤素材として広く使われたアクリルは、より湿気を嫌う（基盤にガラスを使うものは理論上1000年以上の寿命がある）。有機色素を使うCD-RやDVD-Rなどは、紫外線の影響を受けやすい。紫外線への耐性は使用する有機色素の種類や製造時の品質によってまちまちだが、積極的に紫外線に晒される場所に放置すると、数年と持たずに寿命が尽きる。磁気ディスクに比べ埃や汚れの影響を受けにくく、多少の傷ならば特に問題なく使えるが、ディスクが剥き出しのものはカートリッジタイプよりも汚れやすく傷つきやすいことに注意。

光磁気ディスク[ソースを編集]

カートリッジに収められており、磁気や紫外線の影響も受けにくく、他のどの媒体よりも耐久性があるとされるが、ドライブにプリズムを使用している関係上、埃の多い場所(喫煙者の居るオフィスも含む)でドライブを使用し続けると、ドライブの故障に陥りやすい。

半導体メモリ[ソースを編集]

フラッシュメモリを使ったUSBメモリやFlash SSD、各種メモリーカード（SDメモリーカード、コンパクトフラッシュなど）が該当する。テープメディアやディスクメディアと異なり完全な電子機器であるので、電気系のトラブル（接続や切断時の電気ショック、静電気、ショート、落雷など）には弱く、場合によっては故障する虞がある。構造上の問題から、特定ブロックへの書き込み集中を回避する構造（ウェアレベリング機構）を持たないタイプは書き込みに対する耐性が極端に低く、回避する構造を持つタイプでも磁気ディスクのそれには及ばないものが大半である。したがって、極端に書き換え頻度の高い使用（たとえば、ドライブレコーダーの記録媒体として）を行うと、数年と持たず寿命が尽きる。

出典[ソースを編集]

  1. ^ “電子媒体で申請するに当たっての注意事項”. 厚生労働省. 2022年1月8日閲覧。
  2. ^ “電子媒体申請”. 日本年金機構 (2021年4月1日). 2022年1月8日閲覧。

関連項目[ソースを編集]

紙など
磁気
光学
半導体メモリ
関連項目
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