Un CD-R standard è un disco spesso 1.2 mm (0.047 in) in policarbonato di circa 120 mm (5″) di diametro. Il disco da 120 mm (5″) ha una capacità di memorizzazione di 74 minuti di audio o 650 Megabyte di dati. I CD-R/RW sono disponibili con capacità di 80 minuti di audio o 737.280.000 byte (700 MiB), che si ottengono modellando il disco alle tolleranze più strette possibili specificate negli standard Orange Book CD-R/CD-RW. Il margine ingegneristico che era riservato alla tolleranza di fabbricazione è stato invece usato per la capacità dei dati, non lasciando alcuna tolleranza per la fabbricazione; perché questi dischi siano veramente conformi allo standard Orange Book, il processo di fabbricazione deve essere perfetto.
Nonostante quanto sopra, la maggior parte dei CD-R sul mercato ha una capacità di 80 minuti. Esistono anche dischi da 90 minuti/790 MiB e 99 minuti/870 MiB, anche se sono meno comuni (e si discostano completamente dallo standard Orange Book). Inoltre, a causa delle limitazioni delle strutture dati nell’ATIP (vedi sotto), i dischi da 90 e 99 minuti si identificano come quelli da 80 minuti. (Poiché l’ATIP è parte dello standard Orange Book, è naturale che il suo design non supporti alcune configurazioni di dischi non standard). Quindi, per usare la capacità aggiuntiva, questi dischi devono essere masterizzati usando le opzioni di “overburn” nel software di registrazione dei CD. (L’overburning è così chiamato perché è al di fuori degli standard scritti, ma, a causa della domanda del mercato, è comunque diventato una funzione standard de facto nella maggior parte delle unità di scrittura CD e nel relativo software.)
Alcuni drive usano tecniche speciali, come il GigaRec di Plextor o l’HD-BURN di Sanyo, per scrivere più dati su un dato disco; queste tecniche sono intrinsecamente deviazioni dagli standard del Compact Disc (Red, Yellow, e/o Orange Book), rendendo i dischi registrati formattati in modo proprietario e non pienamente compatibili con lettori e drive CD standard. Tuttavia, in certe applicazioni dove i dischi non saranno distribuiti o scambiati al di fuori di un gruppo privato e non saranno archiviati per molto tempo, un formato proprietario può essere un modo accettabile per ottenere una maggiore capacità (fino a 1,2 GiB con GigaRec o 1,8 GiB con HD-BURN su supporti da 99 minuti). Il rischio maggiore nell’usare un tale formato proprietario di immagazzinamento dati, assumendo che funzioni in modo affidabile come progettato, è che potrebbe essere difficile o impossibile riparare o sostituire l’hardware usato per leggere il supporto se si guasta, è danneggiato o è perso dopo che il suo fornitore originale lo ha interrotto.
Niente negli standard Red, Yellow o Orange Book proibisce che i dispositivi di lettura/scrittura dei dischi abbiano la capacità di leggere o scrivere dischi oltre gli standard del Compact Disc. Gli standard richiedono che i dischi soddisfino precisi requisiti per essere chiamati Compact Disc, ma gli altri dischi possono essere chiamati con altri nomi; se questo non fosse vero, nessuna unità DVD potrebbe legalmente portare il logo Compact Disc. Mentre i lettori e le unità disco possono avere capacità che vanno oltre gli standard, permettendo loro di leggere e scrivere dischi non standard, non c’è alcuna garanzia, in assenza di esplicite specifiche aggiuntive del produttore oltre alla normale certificazione del logo Compact Disc, che qualsiasi particolare lettore o unità funzionerà oltre gli standard o in modo costante. Inoltre, se lo stesso dispositivo senza esplicite specifiche di prestazione al di là del logo del Compact Disc inizialmente gestisce dischi non standard in modo affidabile, non c’è garanzia che non smetterà di farlo in seguito, e in tal caso, non c’è garanzia che possa essere reso di nuovo tale tramite assistenza o regolazione. Pertanto, i dischi con capacità superiori a 650 MB, e specialmente quelli superiori a 700 MB, sono meno intercambiabili tra i lettori/dischi rispetto ai dischi standard e non sono molto adatti all’uso archivistico, poiché la loro leggibilità su apparecchiature future, o anche sulle stesse apparecchiature in un momento futuro, non è assicurata, anche sotto l’ipotesi che i dischi non si degradino affatto.
Il disco in policarbonato contiene una scanalatura a spirale, chiamata “pregroove” (perché è modellata prima che i dati siano scritti sul disco), per guidare il raggio laser durante la scrittura e la lettura delle informazioni. Il pregroove è modellato sul lato superiore del disco di policarbonato, dove sarebbero modellate le buche e le terre se fosse un Red Book CD pressato (non registrabile); il lato inferiore, che affronta il raggio laser nel lettore o nel drive, è piatto e liscio. Il disco di policarbonato è rivestito sul lato pregroove con uno strato molto sottile di colorante organico. Poi, sopra il colorante è rivestito un sottile strato riflettente di argento, una lega di argento o oro. Infine, un rivestimento protettivo di una lacca foto-polimerizzabile viene applicato sopra il riflettore metallico e polimerizzato con la luce UV.
Un CD-R vuoto non è “vuoto”; il pregroove ha un’oscillazione (l’ATIP), che aiuta il laser di scrittura a rimanere in pista e a scrivere i dati sul disco a un ritmo costante. Mantenere una velocità costante è essenziale per assicurare la giusta dimensione e spaziatura dei pits e delle terre bruciate nello strato di colorante. Oltre a fornire informazioni sulla tempistica, l’ATIP (absolute time in pregroove) è anche una traccia di dati che contiene informazioni sul produttore del CD-R, il colorante usato e informazioni sui media (lunghezza del disco e così via). Il pregroove non viene distrutto quando i dati vengono scritti sul CD-R, un punto che alcuni schemi di protezione della copia usano per distinguere le copie da un CD originale.
Ci sono tre formulazioni base di colorante usate nei CD-R:
- I CD-R con colorante cianinico sono stati i primi sviluppati, e la loro formulazione è brevettata da Taiyo Yuden. I CD-R basati su questo colorante sono per lo più di colore verde. I primi modelli erano chimicamente molto instabili e questo rendeva i dischi a base di cianina inadatti all’uso archivistico; potevano sbiadire e diventare illeggibili in pochi anni. Molti produttori come Taiyo Yuden usano additivi chimici proprietari per fare dischi alla cianina più stabili (“metal stabilized Cyanine”, “Super Cyanine”). I vecchi CD-R a base di cianina, così come tutti i coloranti ibridi a base di cianina, sono molto sensibili ai raggi UV e possono diventare illeggibili dopo pochi giorni se esposti alla luce diretta del sole. Anche se gli additivi utilizzati hanno reso la cianina più stabile, è ancora il più sensibile dei coloranti ai raggi UV (mostrando segni di degradazione entro una settimana di esposizione diretta al sole). Un errore comune degli utenti è quello di lasciare i CD-R con la superficie “chiara” (di registrazione) verso l’alto, per proteggerla dai graffi, poiché in questo modo il sole colpisce direttamente la superficie di registrazione.
- I CD-R con colorante ftalocianina sono di solito argento, oro o verde chiaro. I brevetti sui CD-R alla ftalocianina sono detenuti da Mitsui e Ciba Specialty Chemicals. La ftalocianina è un colorante nativamente stabile (non ha bisogno di stabilizzatori) e ai CD-R basati su questo si dà spesso una durata nominale di centinaia di anni. A differenza della cianina, la ftalocianina è meno resistente ai raggi UV e i CD-R basati su questo colorante mostrano segni di degradazione solo dopo due settimane di esposizione diretta al sole. Tuttavia, la ftalocianina è più sensibile della cianina alla calibrazione della potenza del laser di scrittura, il che significa che il livello di potenza usato dal laser di scrittura deve essere regolato più accuratamente per il disco al fine di ottenere una buona registrazione; questo può erodere i benefici della stabilità del colorante, in quanto i dischi scritti in modo marginale (con tassi di errore correggibili più alti) perderanno dati (cioè avranno una registrazione non correggibile).I CD-R con coloranti azoici sono di colore blu scuro e la loro formulazione è brevettata dalla Mitsubishi Chemical Corporation. I coloranti azoici sono anche chimicamente stabili, e i CD-R azoici sono in genere valutati con una durata di decenni. L’azo è il colorante più resistente ai raggi UV e comincia a degradarsi solo dopo la terza o quarta settimana di esposizione diretta al sole. Le implementazioni più moderne di questo tipo di colorante includono il Super Azo che non è blu profondo come il precedente Metal Azo. Questo cambiamento di composizione è stato necessario per ottenere velocità di scrittura più elevate.
Ci sono molte variazioni ibride delle formulazioni di coloranti, come Formazan di Kodak (un ibrido di cianina e ftalocianina).
Purtroppo, molti produttori hanno aggiunto ulteriori coloranti per mascherare i loro instabili CD-R alla cianina in passato, quindi la formulazione di un disco non può essere determinata in base al suo colore. Allo stesso modo, uno strato riflettente in oro non garantisce l’uso di colorante ftalocianina. La qualità del disco non dipende solo dal colorante usato, ma anche dalla sigillatura, dallo strato superiore, dallo strato riflettente e dal policarbonato. Scegliere semplicemente un disco in base al tipo di colorante può essere problematico. Inoltre, la corretta calibrazione della potenza del laser nel writer, così come la corretta tempistica degli impulsi laser, la velocità stabile del disco e così via, è fondamentale non solo per la leggibilità immediata ma anche per la longevità del disco registrato, quindi per l’archiviazione è importante avere non solo un disco di alta qualità ma un writer di alta qualità. Infatti, un masterizzatore di alta qualità può produrre risultati adeguati con supporti di media qualità, ma i supporti di alta qualità non possono compensare un masterizzatore mediocre, e i dischi scritti da un tale masterizzatore non possono raggiungere la loro massima durata potenziale di archiviazione.