1 歴史
1.1 開発の背景
1970年代後半、アナログレコードやコンパクトカセットに代わる高品質な音楽記録媒体の需要が高まっていた。デジタル技術の進展により、パルス符号変調（PCM）方式で音声をデジタル化し、光ディスクに記録する構想が浮上。オランダのフィリップスと日本のソニーがそれぞれ独自に研究を進め、1979年に両社が共同開発に合意した。目標は、従来のアナログ方式を凌駕する音質（ダイナミックレンジ90dB以上、歪率0.05%以下）と、傷や埃に強い非接触再生を実現することだった。
1.2 製品化と普及
1982年10月、世界初のCDプレーヤー（ソニーCDP-101）と合わせ、ビリー・ジョエルの『52nd Street』が初の市販CDとして発売された。初期は高価格帯だったが、1980年代半ばには廉価モデルが登場し、レコードに代わる主流オーディオフォーマットへ成長。1990年には全世界のCDプレーヤー累計出荷台数が1億台を突破し、音楽産業のデジタル化を牽引した。
1.3 規格の拡張
1985年、コンピュータ用途のCD-ROM規格（イエローブック）が策定。1990年には追記型CD-R（オレンジブック）が、1996年には書き換え型CD-RW（オレンジブックPart III）が登場した。これによりCDは音楽だけでなく、ソフトウェア配布、データ保存、ゲームメディアなど幅広い分野に応用された。2000年代後半にはDVDやBlu-ray Discの普及で減少したが、規格拡張により15年以上にわたりメディア市場の中心であり続けた。
2 物理的特性
2.1 構造と材料
CDは直径120mm、厚さ1.2mmの円盤で、中心に直径15mmの穴がある。材料はポリカーボネート樹脂を基盤とし、その上に反射層（アルミニウムまたは金）と保護層（アクリル樹脂）を積層した構造。レーベル面は印刷可能な塗料で覆われる。重量は約16g。反射層の材質はCD-R（金）と量産プレスCD（アルミ）で異なるが、基本的な物理寸法は全規格共通。
2.2 データの記録方式
データはディスク上に螺旋状に配置されたピット（凹凸）として記録される。ピットの深さは約0.12μm、幅約0.6μm。隣接するトラック間の距離（トラックピッチ）は1.6μm。レーザービーム（波長780nm）を照射し、反射光の強弱を検出して1/0のデジタル信号に変換する。ピットの長さは3T～11T（T=約0.231μm）の範囲で変化し、エラー訂正用のCIRC（Cross-Interleaved Reed-Solomon Code）により読み取り信頼性を高めている。
2.3 読み取り機構
CDドライブは780nmの赤外線半導体レーザーを光学ピックアップから照射する。フォーカスサーボによりレンズとディスク表面の距離を一定に保ち、トラッキングサーボで螺旋トラックを追跡。回転速度は線速度一定（CLV）方式を採用し、内周ほど速く、外周ほど遅くなる（標準速度で1.2m/s）。読み取りデータはEFM（Eight-to-Fourteen Modulation）で復調後、CIRCで誤り訂正される。
3 規格と種類
3.1 音楽CD（CD-DA）
3.1.1 サブコードとTOC
CD-DAでは音声データの他にサブコードと呼ばれる制御情報が8ビット単位で記録される。サブコードはP～Wチャンネルから構成され、Pチャンネルはトラック切替のマーカー、QチャンネルにTOC（Table of Contents）やトラック番号・時間情報を格納。TOCはディスクのリードイン領域に記録され、再生機器が全トラックの開始位置と再生時間を認識するために使用される。
3.1.2 リードイン／リードアウト
ディスクの最内周から約1分間の領域をリードインと呼び、TOCと静音データを含む。その後のデータ領域に音楽トラックが続き、最外周にはリードアウト領域（約90秒の無音）を配置。リードアウトは再生終了の検出と光ピックアップの安全な待避に利用される。
3.2 CD-ROM
3.2.1 モード1とモード2
CD-ROMはイエローブックで定義され、セクターあたりのデータ構成にモード1とモード2の2種類がある。モード1はコンピュータデータ用で、2048バイトのユーザーデータに加えて288バイトの誤り訂正コード（ECC）と予備領域を持ち、高いデータ信頼性を保証。モード2は動画や画像など訂正が不要なデータ向けで、ECC領域を削りユーザーデータを2336バイトに拡大。CD-ROM XA規格でさらにフォーム1・フォーム2に細分化された。
3.2.2 ファイルシステム（ISO 9660）
CD-ROMの標準ファイルシステムとしてISO 9660が1988年に国際標準化。MS-DOSやWindows、Mac OSなど異なるプラットフォーム間での互換性を実現。ディレクトリ階層は最大8レベル、ファイル名は8.3形式（英大文字・数字・アンダースコアのみ）に制限される。
3.2.2.1 拡張規格（Joliet、Rock Ridge）
ISO 9660の制約を克服するため、Joliet（マイクロソフト）はUnicode対応と最大64文字のファイル名を可能にした。Rock Ridge（POSIX系）はUNIXファイルのパーミッションやシンボリックリンクを保存する拡張。両方式ともISO 9660との互換性を保持するため、システム使用領域に拡張情報を格納する。
3.3 追記型（CD-R）
CD-RはオレンジブックPart IIで規定され、有機色素（シアニン、フタロシアニン、アゾ系）を記録層に用いる。未記録状態では反射率が高く、レーザー加熱で色素を不可逆的に変性させピット状にする。追記はディスクの空き容量がある限り複数回可能（マルチセッション）。量産プレス盤と比較して反射率が低いため、CD-R対応の読み取り機器が必要。
3.4 書き換え型（CD-RW）
CD-RWはオレンジブックPart IIIで定義され、記録層に相変化材料（Ag-In-Sb-Te系合金）を使用。レーザー加熱の強度と冷却速度を制御することで結晶状態（高反射率）と非晶質状態（低反射率）を可逆的に変化させる。書き換え回数は約1000回が標準。反射率が通常のCDより低い（約15～25%）ため、CD-RW対応のマルチドライブが必要。
4 用途
4.1 音楽配信
CD-DAはレコードやカセットテープの後継として音楽業界の主力メディアに。アルバム単位の販売が主流で、1990年代には全世界で年間30億枚以上が生産された。MP3などの圧縮音源が普及する2000年代初頭まで、高音質なパッケージメディアとして音楽鑑賞の中心だった。
4.2 ソフトウェア配布
CD-ROMは大容量（約650～700MB）を活かし、オペレーティングシステム、業務アプリケーション、辞書データベースなどソフトウェアの配布媒体に広く使用。1990年代から2000年代にかけて、フロッピーディスクからの移行を促進し、マルチメディアコンテンツの普及に貢献した。
4.3 データバックアップ
CD-RやCD-RWが登場すると、個人や企業でのデータバックアップ用途が拡大。書き込み速度の向上（初期1倍速→最終52倍速）とメディア価格の低下により、手軽なオフラインバックアップ手段として普及。ただし信頼性面では磁気テープやHDDに劣るため、長期保存用途には注意が必要。
4.4 ゲームメディア
1990年代半ばから、PlayStation（1994年）、セガサターン（1994年）など家庭用ゲーム機がCD-ROMを標準メディアに採用。大容量を活かしたフルモーションビデオや高品質サウンド、広大なゲーム世界が実現。PCゲームでも多数のタイトルがCD-ROMで提供され、DVDやBlu-ray Disc登場以前のゲーム業界を支えた。
5 文化的影響
5.1 アルバムアートとブックレット
CDのジュエルケースは12cm四方の透明プラスチックケースで、前面にアートワーク（インサート）、裏面にトラックリストやクレジットを収納。歌詞やアーティスト写真を掲載したブックレットはアルバムのコンセプト表現の場として重視された。1990年代には特殊なパッケージデザイン（ダイジェット、スリーブケース）も登場し、コレクション性を高めた。
5.2 デジタルオーディオの普及促進
CDは一般消費者へのデジタルオーディオ普及に決定的な役割を果たした。アナログレコードと比較してノイズが少なく、経年劣化が生じにくい利点が支持された。コンパクトカセットに代わる携帯性と高音質を両立し、1990年代にはウォークマンのCD版（CDウォークマン）が若者文化のアイコンとなった。
5.3 オーディオマニアと音質論争
CDの登場当初、44.1kHz/16ビットという仕様が人間の聴覚限界を超えるとされたが、2000年代以降のハイレゾオーディオ（96kHz/24ビット以上）との比較で、高域の再現性や量子化ノイズの面で批判も生まれた。一部のオーディオマニアはデジタル独特の「硬い音」を嫌い、アナログレコードを支持する動きもある。しかしCDは標準的な再生環境で十分な音質を提供し、市販音楽メディアの標準として長く君臨した。
6 技術的限界と衰退
6.1 容量の制限
CDの標準容量は74分（直径120mm・650MB）、後に80分（700MB）に拡大された。しかしコンピュータデータやゲームの大規模化に伴い、1990年代末にはDVD（4.7GB）に容量で劣後。2000年代には高精細映像や大規模ソフトウェアの配布に不十分となり、DVDやBlu-ray Discへの移行が加速した。
6.2 傷と耐久性
CDは記録面の傷や指紋でエラー率が上昇し、データが読めなくなるリスクがある。保護層の劣化（レーザーロット）、CD-Rの色素劣化（特に安価品）、CD-RWの相変化材料の経年変化など、長期保存には課題があった。適切な保管環境（直射日光回避、温度湿度管理）が必要で、保存寿命は民生用途で10～30年とされている。
6.3 ストリーミングとクラウドへの移行
2000年代後半から、インターネットの高速化とストリーミングサービス（Spotify、Apple Music）の登場により、音楽は物理メディアからネット配信へ移行。データバックアップもクラウドストレージが普及し、CDの需要は急減。2018年には日本音楽レコード協会の発表で国内CD生産枚数がピーク時の約1/4まで減少し、衰退が明確になった。
7 レガシーと再評価
7.1 レトロコンピューティングでの活用
2020年代のレトロコンピューティング愛好家の間で、CD-ROMドライブを使用したWindows 9x/XP環境の構築や、古いゲームソフトのインストールにCDが再利用されている。またCD-Rによるデータ書き込みは、フロッピーディスク代わりの軽量ストレージとして懐かしさを伴いながら活用される事例がある。
7.2 コレクター市場と復刻盤
音楽CDのコレクター市場は根強く、限定盤、初回盤、特殊パッケージのCDは中古市場で高値取引される。近年ではアナログレコードの復興に伴い、CDもアーティストの公式復刻（デジタルリマスター、ボーナスディスク付き）が継続的にリリースされ、サブスク配信と並行して販売されている。
7.3 高音質フォーマットとの比較
CDは標準的なデジタルオーディオフォーマットとして、MQA（Master Quality Authenticated）やDSD（Direct Stream Digital）など新フォーマットと比較される。純粋な物理フォーマットとしてはSACD（Super Audio CD）やDVD-Audioが高音質を謳ったが、普及には至らなかった。現在も愛好家はCDの44.1kHz/16ビットの完成度を評価し、サブスクのロスレス配信（16bit/44.1kHz以上）との差異を議論し続けている。