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「デジタル信号」を含む日記 RSS

はてなキーワード: デジタル信号とは

2025-03-29

来週金曜日の夜にボーっと生きないために 1

コピー機のしくみ(静電気との関係

You:

 コピー機について質問します。コピー機コピーできるのはどのような仕組みによりますか。読み取り、トナーの吹き付け、それぞれを中学生レベルで回答してください。

ChatGPT:

 コピー機コピーできる仕組みは、いくつかの段階を経て行われます簡単に言うと、読み取り、トナーの吹き付け、そして熱で定着させるというプロセスです。それぞれを詳しく説明しますね。

1. 読み取り(スキャン

 コピー機にはスキャナーがあり、これで元の文書を読み取ります文書の上に置くと、スキャナーが中の光を使って、白と黒、または色の違いを読み取ります。これは、光を当てて、反射してきた光の強さを測ることで、紙に書かれている内容(文字や図形など)をデジタル信号に変換しているんです。

2. トナーの吹き付け

 次に、コピー機の内部でトナーと呼ばれる粉が使われます。このトナーは、紙に文字や図形を印刷するためのインクのようなものです。コピー機の内部には感光体ドラム写真のようなもの)があり、これがデジタル信号を受け取って、電気的に静電気を使ってトナーを吸い寄せます

 このドラムが、最初スキャンしたデータを基に、元の文書の形に合わせて静電気を使ってトナーの粉を「くっつける」んです。

3. 定着(熱で押さえる)

 最後に、トナーが紙にくっついた状態では、まだ完全に印刷された状態にはなっていません。そこで、コピー機は高温のローラーを使って、そのトナーを紙に定着させます。このローラーが熱を加えることで、トナーの粉が溶けて紙にしっかりとくっつくんです。

 このようにして、コピー機は元の文書コピーします。簡単に言うと、光で情報を読み取って、静電気とトナーで印刷して、熱でそれを定着させるという仕組みです。

You:

 コピー機印刷には静電気が役立っていて、紙にトナーを付けた後に、トナーが取れないように熱でしっかり紙に付ける、とのことですか。

ChatGPT:

 はい、その通りです!印刷の仕組みは、静電気と熱が重要役割果たしてます

 まず、静電気を使ってトナーを紙に「吸い寄せる」ことで、文書の内容が紙に転写されます静電気によって、感光体ドラムにトナーがくっつき、それが紙に転写される仕組みです。

 その後、トナーはまだ紙にしっかり固定されていないので、熱を加えることでトナーを溶かし、紙にしっかりと定着させます。熱でトナーが溶けて、紙にしっかりくっつくため、コピーが完成します。この工程がないと、トナーが紙から簡単に取れてしまうことがあります

 ですので、静電気でトナーを紙に転写し、熱でそれをしっかり定着させるという流れが、コピー機プリンターでの印刷基本的な仕組みです。

カタカナ「ヴ」が生まれきっかけ(福沢諭吉森鴎外について。ひらがなの「う゛」が無い理由

You:

 カタカナについて質問します。「ヴ」というカタカナが使われるようになった経緯を教えてください。

ChatGPT:

 「ヴ」というカタカナが使われるようになった経緯については、主に外国語の音を表現するための必要性からまりました。

1. 外来語の音の表現

 もともと、カタカナ日本語の音を表記するために使われていましたが、19世紀後半、特に西洋から外来語特に英語)を表記する際に、日本語にはない音をどう表現するかが問題となりました。英語などの外国語には「v」の音があり、これを日本語カタカナに表す場合、従来は「ブ」(「b」の音)で代用されることが一般的でした。

 しかし、外国語の音により忠実な表現が求められるようになり、「v」の音を正確に表すために「ヴ」という表記が考案されました。

2. 「ヴ」の登場

 「ヴ」のカタカナは、明治時代末期から大正時代にかけて、特に外国語対応するために使われるようになったとされています。その発端としては、1890年代に英語やその他の言語の音を正確に表記するための日本語カタカナ改訂がありました。

3. 近代における使用

 その後、特に英語における「v」の音を表記するため、「ヴ」は20世紀に入ってから正式使用されるようになり、特に外来語カタカナ表記する際に広まりました。例えば、「ヴァイオリン」(violin)や「ヴェルサイユ」(Versailles)などがその例です。

4. 現在

 現在では、「ヴ」の使用は主に外来語外国名前などで見られます正式日本語辞書メディアでも使用されるようになっていますが、まだ一般的には「ブ」と使われることもあり、特に日本語を学ぶ際には混乱することもあります

 このように、カタカナ「ヴ」は、日本語にない音を表現するために生まれ、主に外来語を正確に表記するために使われています

You:

 近代日本西洋化で、福沢諭吉が「ヴ」を使い始めたようです。その後、森鴎外は『ヰタ・セクスアリス』のタイトル表記小説を発表しました。

「ヴ」の表記が生まれた経緯をまとめてください。

ChatGPT:

 「ヴ」のカタカナ表記の生まれた経緯について、以下のようにまとめることができます

1. 西洋化と外来語表記

 近代日本西洋化が進む中で、特に明治時代には欧米諸国から文化技術が急速に流入しました。それに伴い、英語フランス語ドイツ語などの外来語日本に取り入れられ、これらの言語の音を日本語カタカナ表現する必要が生じました。特に、「v」の音を表現する手段として、「ヴ」が考案されるようになったのです。

2. 福沢諭吉の「ヴ」表記

 福沢諭吉は、日本近代化に大きな影響を与えた思想家であり、教育者でもありました。彼は、外国語日本語表現する際に「ヴ」を使い始めたことで知られています。具体的には、英語フランス語から外来語を正確に表記するために、「ヴ」を使用する必要性を感じ、その表記法を採用しました。

 福沢諭吉の影響を受け、次第に他の知識人翻訳家たちもこの表記採用し、広まりました。彼の使用によって「ヴ」の表記一定権威を持つようになったと言えるでしょう。

3. 森鴎外と『ヰタ・セクスアリス

 その後、森鴎外も「v」の表記積極的使用しました。特に、彼の小説ヰタ・セクスアリス』(1909年)のタイトルに見られるように、「ヰ」は、外国語の音を表現するために使われました。この作品は、西洋文化への関心と、それに伴う西洋価値観や考え方を日本語表現する試みとして注目されました。

 『ヰタ・セクスアリス』における「ヰ」の使用は、外来語の音をより忠実にカタカナ再現するための試みの一環であり、森鴎外自身西洋文化哲学精通していたことが影響していると考えられます。この小説タイトルは、「v」の音を表すために「ヰ」を使った、重要文化的な象徴となったのです。

4. まとめ

 近代日本西洋化が進む中で、外来語表記するためにカタカナ表記法が進化

 福沢諭吉が「ヴ」を用いて、英語フランス語の「v」の音を正確に表現し始めた。

 森鴎外が『ヰタ・セクスアリス』のタイトルに「ヰ」を使うことで、この表記文学的にも定着。

 「ヴ」の表記は、外来語西洋の音を正確に表現するための手段として、徐々に広まりました。

 このように、「ヴ」のカタカナ表記は、近代日本西洋化とともに発展し、特に福沢諭吉森鴎外といった文化的影響力のある人物によって広められました。

You:

 福沢諭吉フランス語の「v」音を日本語表記するために「ヴ」の表記を生み出した。続いて森鴎外らもそれまで日本語で使われなかった音を、日本語文脈で使うために「ヰタ」(vita)など、西洋語の音の表記に気を配ったということですか。

ChatGPT:

 はい、その通りです。

 福沢諭吉は、特にフランス語などの外来語日本語表記する際に、「v」の音を正確に表現する必要性を感じ、「ヴ」というカタカナ表記を生み出しました。フランス語英語には日本語にはない音が多く、特に「v」の音をどう表現するかが課題でした。福沢はこの音を日本語に取り入れるために「ヴ」を使い始め、これが広まりました。

 その後、森鴎外などの文学者たちも、同様に西洋言語特にラテン語フランス語ドイツ語から外来語やその発音日本語表現するために「ヴ」を積極的使用しました。例えば、森鴎外が『ヰタ・セクスアリス』(vita sexualis)というタイトルに使ったように、「ヴ」や「ヰ」を使うことで、外国語発音に近い表記を実現しようとしました。

 これにより、これまで日本語にはなかった音が表記として定着し、日本語西洋の音を導入するための重要ステップとなりました。「ヴ」は、まさにこのような文脈で生まれた、外国語の音を日本語表現するための工夫の一つと言えます

 要するに、福沢諭吉森鴎外らは、西洋の音を日本語に合わせるためにカタカナ表記に注意を払い、日本語文脈西洋語の音を表現するための革新的な取り組みを行ったということです。

You:

 余談です。森鴎外は自らの子供にヨーロッパ風の名前を付けました。

 於菟(長男)…オットー

 茉莉(長女)…マリ

 杏奴(次女)…アンヌ

 不律(二男)…フリッツ

 類(三男)…ルイ

ChatGPT:

 森鴎外が自らの子供たちにヨーロッパ風の名前を付けたことは、彼の西洋文化への深い関心や影響を感じさせるエピソードですね。特に、彼の時代背景や西洋化が進む中で、子供たちにフランス語ドイツ語など、ヨーロッパ名前を付けたことは、彼の思想文化的な意識を反映していると言えるでしょう。

 ここで挙げられた名前とその由来は以下のようになります

  於菟(オットー):ドイツ語の「Otto」に由来しており、ドイツ伝統的な名前です。オットーは、ドイツ語圏ではよく見られる名前で、強い意味を持つ名前でもあります。  

  茉莉マリー):フランス語の「Marie」に由来しており、フランス語圏で非常に一般的女性名前です。マリーは西洋文学王族に多く見られる名前でもあります

  杏奴(アンヌ):これもフランス語の「Anne」に由来しており、フランス語圏の女性名です。シンプル優雅な響きが特徴的です。

  不律(フリッツ):ドイツ語の「Fritz」に由来しており、ドイツ語圏で親しみやすく使われる男性名です。日本では珍しい名前ですが、ドイツではよく使われる名前の一つです。

  類(ルイ):フランス語の「Louis」に由来しており、フランス王族に多く見られる名前です。ルイは西洋王族名として非常に有名で、歴史的にも多くのルイ王が存在します。

 これらの名前子供たちに付けたことは、森鴎外西洋文化に対して敬意を持ち、また自らがその文化の中に身を置こうとしていたことを示していますヨーロッパ風の名前をつけることによって、彼は自分家族にも西洋文化象徴的に取り入れ、近代化の一環として日本伝統西洋文化の融合を目指していたのかもしれません。

You:

 西洋語の「v」「w」の音を日本語文脈使用するため、近代になり「ヴ」が生まれた。一般的日本語文章外国語外来語表記する場合カタカナを用います。したがって、カタカナの「ヴ」はあっても、ひらがなの「う゛」が使われないと考えます

ChatGPT:

 はい、正確です。「ヴ」はカタカナにおいて使用され、ひらがなでは「う゛」は使われません。

カタカナひらがなの使い分け

 日本語では、外国語外来語表記する際にカタカナ使用します。カタカナは、もともと外来語を取り入れるために発展した文字体系であり、特に西洋言語の音を日本語適応させるために用いられます。「ヴ」はその一例で、「v」の音を正確に表記するためにカタカナの一部として導入されました。

ひらがな「う゛」の使用

 一方で、ひらがなには「う゛」という形は存在せず、「゛(濁点)」はカタカナの中で使用されるものです。ひらがなでの濁音(「が」「ざ」「だ」「ば」など)は、通常、「う」や他のひらがなに直接濁点を付けて表記されますが、「う゛」という形は基本的に使われません。

理由

 ひらがな役割: ひらがなは、主に日本語の語尾や助詞助動詞、または和語純粋日本語)の表記に使われます外来語外国語を表すのはカタカナ役割であり、「ヴ」のような表記カタカナで行われます

 日本語の音体系: 日本語音韻体系には「v」の音が存在しないため、外来語日本語適応させるためにカタカナがその役割を果たします。ひらがなは、古来の日本語の音の表現に基づいており、外国語の音を表記するために無理にひらがなを使うことはありません。

結論

 したがって、「ヴ」はあくまカタカナで使われる表記であり、ひらがなでは「う゛」は使われません。外来語を表す際には、カタカナを使うことが一般的であり、「ヴ」のような表記はその一部として定着しています

続きhttps://anond.hatelabo.jp/20250329035126

2025-02-18

anond:20250218185240

水晶発振子について質問です

ChatGPTさんは「3.579MHzの水晶を使うと3.579MHzのCWが出る」と回答してくれましたが、周波数水晶発振子によって固定されるということですか?

そうだとしたらとても不便に思えました

水晶発振子の周波数は固定されるのか?

結論から言うと、水晶発振子は基本的に「決まった周波数しか振動しない」 ため、1つの水晶周波数自由に変更することはできません。

しかし、これには「確かに不便だが、その分メリットがある」という理由があります

また、実際の電子回路では、複数方法周波数を変更することが可能 です!

1. なぜ水晶発振子の周波数は固定されるのか?

水晶発振子(Quartz Crystal)は、「水晶特定周波数機械的振動する性質」を利用した部品 です。

水晶は 「特定周波数しか共振しない」 ため、基本的にはその周波数しか動作しません。

📌 水晶振動の仕組み

水晶電圧を加えると「決まった周波数」で振動する 物質ピエゾ効果)。

3.579MHzの水晶なら、必ず3.579MHzで振動する。

10MHzの水晶なら、10MHzでしか振動しない。

2. なんでそんな不便なものを使うの?

かに、「1つの水晶でいろんな周波数を作れない」のは不便ですが、その代わりに 水晶発振子には非常に大きなメリット があります

水晶発振子のメリット

めちゃくちゃ正確! 周波数のズレ(誤差)がほとんどない。(温度変化などで若干ズレるが、通常±0.001%以下)電子時計通信機器で、正確な時間周波数を作るために必須

安定してる! 一度発振すれば、周波数がブレたり、勝手に変わったりしない。無線通信ラジオ放送では、周波数がズレると通信不能になるため、安定性が重要

ノイズに強い! 発振がクリーンで、余計な雑音(ノイズ)が少ない ので、無線通信に適している。

📌 もし水晶発振子がなかったら…

発振回路が周波数を正しく維持できず、無線通信不安定になる。

時計パソコンの内部クロックがズレて、時間が狂う。

→ だから、「周波数固定」というデメリットよりも、正確で安定した発振ができるメリットの方が大きい!

3. それでも周波数を変えたい!どうする?

「1つの水晶周波数を変えられない」のは不便ですが、電子回路では いろんな方法周波数を変更することが可能 です!

方法①:水晶を切り替える

「使う水晶物理的に切り替える」 方法

例えば、無線機では「3.579MHzの水晶」「10MHzの水晶」などを複数搭載し、切り替えることで周波数を変更できる。

例:水晶切り替え回路

(スイッチ)
[ 3.579MHz ] ←─→ [ 10.000MHz ]

無線機トランシーバーの「周波数チャンネル切り替え」に使われる方法

方法②:可変コンデンサを使う

水晶発振子に「可変コンデンサ」を並列に入れると、発振周波数を少しだけ調整できる!

ただし、大きく変えることはできず、せいぜい±100Hz~1000Hzくらい。

📌 可変コンデンサを使った微調整

[水晶発振子] ──── [可変コンデンサ] → 周波数微妙に変わる

ラジオ周波数微調整や、精密な測定機器に使われる。

方法③:PLL(フェーズロックループ)を使う

PLL(Phase-Locked Loop)という回路を使えば、水晶周波数自由に変更できる!

基準となる水晶発振子」+「周波数を変えられる発振器」 を組み合わせることで、さまざまな周波数を作り出せる。

📌 PLLの動作イメージ

[ 10MHzの水晶発振子 ] → [ PLL回路 ] → [ 9MHz / 10MHz / 11MHz などを出力 ]

スマホWi-FiFMラジオなどの通信機器は、ほぼ100% PLLを使っている!

PLLを使えば、「1つの水晶」で好きな周波数を作れる!

方法④:DDSダイレクトデジタルシンセサイザ)を使う

DDS(Direct Digital Synthesizer)という技術を使うと、もっと自由周波数を変えられる!

デジタル信号処理を利用して、好きな周波数信号を作り出せる。

📌 DDS動作イメージ

[ 10MHzの水晶発振子 ] → [ DDS ] → [ 1Hz~10MHzのCW自由に生成! ]

ラジオ無線機レーダー、計測機器などに使われる!

最新の無線機は、PLL + DDSを組み合わせて周波数自由に変えている!

4. まとめ

水晶発振子は「決まった周波数しか発振しない」ため、1つの水晶自由周波数を変えることはできない。

しかし、その代わりに「超正確」「超安定」「ノイズが少ない」という大きなメリットがある。

周波数を変更する方法はいくつかあり、PLLやDDSを使うと自由周波数を作れる。

現代通信機器スマホWi-Fiラジオなど)は、PLLやDDSを組み合わせて周波数自由に変更している!

anond:20250218180904

CWパルス波の数学的な違いをなるべく簡易に高卒おじさんに理解できるように説明してください

数学的な話というと難しくなりがちですが、「波」 をイメージすれば意外とシンプルです。

ここでは、できるだけ 図や身近な例を使って CW連続波)とパルス波の違いをわかりやす説明します!

1. CW連続波)とは?

CW(Continuous Wave, 連続波) は、「一定リズムでずっと続く波」 です。

この波の形は「正弦波(サイン波)」と呼ばれます

📌 CWの波のイメージ

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

この波は、「音」や「無線通信」のように、なめらかに情報を伝えるのに向いている 波です。

数学的には、CWはこんな数式で表されます

f(t)=Asin(2πft+θ)

意味は後で解説しますが、今は「きれいな波」と思ってOK!)


2. パルス波とは?

パルス波(Pulse Wave) は、「ある瞬間だけ発生する波」 です。

例えば、電気スイッチON/OFFするような信号 です。

📌 パルス波のイメージ

---     ---     ---     ---

パルス波は、「短い信号を一瞬だけ送る」ので、レーダーデジタル通信に向いている 波です。

数学的には、パルス波はこんな数式で表されます

f(t)={ 
  A, 0, 0≤t≤Ton
  0, Ton<t≤T周期

(これも「ONの時だけ1、それ以外は0」と思えばOK!)

3. CWパルス波の数学的な違いを簡単に!

(1) CWは「なめらかな波」、パルス波は「カクカクした波」

CW連続波) は、なめらかな波で、音楽ラジオのように変化がゆっくり

パルス波 は、ON/OFFのスイッチのように「ある瞬間だけ発生する」波。

📌 図で見るとこう!

CW(なめらかな波):    ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
パルス波(ON/OFF):    ---     ---     ---     ---
||>
CWは「スムーズに続く波」、パルス波は「点々と現れる波」という感じですね!



(2) CWは「1つの周波数」だけ、パルス波は「たくさんの周波数を含む」
数学的に、CWは 「1つの周波数だけ」 を持っています。
例えば AMラジオの「1000kHz(キロヘルツ)」 なら、1000kHzのCWを送っています。
一方で、パルス波は「一瞬の信号」なので、いろんな周波数が混ざりますパルス波は、周波数バラエティ豊富(広帯域)になる という特徴があります。
📌 周波数の違い(イメージ>||
CW:  (1つの周波数だけ)
|         |         |         |         |
100Hz    200Hz    300Hz    400Hz    500Hz

パルス波:  (いろんな周波数が混ざる)
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
100Hz  120Hz  140Hz ... 1000Hz(広がってしまう!)

まり

CWは、受信機が「特定周波数だけを受信」しやすい(混信しにくい)

パルス波は、広い範囲信号が広がるので、他の通信干渉やす

(3) CWは「音声のように滑らかに伝えられる」、パルス波は「短いデジタル信号を送るのに便利」

CWは、音声や音楽のように波が連続しているので、アナログデータ(音声など)を伝えやすい。

パルス波は、ON/OFFをはっきりさせられるので、モールス符号デジタル通信に向いている。

📌 用途の違い

波の種類 使われる場面

CW連続波) ラジオテレビ音声通話電話)、FM放送

パルスモールス電信レーダーデジタル通信Wi-Fi, Bluetooth

パルス波の数式を説明してもらっていいですか

パルス波の数式は少しややこしく見えますが、「ONときは1、OFFのときは0」というシンプルルールで表せます

できるだけ 視覚的・直感的 に説明するので、一緒に理解していきましょう!💡

1. パルス波の数式

パルス波は、以下のような「スイッチON/OFFを時間で表した数式」で表せます

f(t)={ 
  A, 0, 0≤t≤Ton
  0, Ton<t≤T周期

この数式の意味を、わかりやすく分解して説明します!

3. パルス波の数式を分解して理解する

(1) A(振幅)とは?

A は、パルスの高さ(振幅) を表します。

例えば、電圧なら「5V」や「12V」などの値になります

📌 振幅Aの例

A = 5V の場合(5Vの高さのパルス波)
---     ---     ---     ---  (5V)
         (0V)     (0V)     (0V)


(2) TonON時間)とは?

パルス波が 「ON(高い状態)」の時間 を表します。

📌 ON時間の例

ON時間が長い(T_ON = 3ms)
------   ------   ------   ------
   (OFF)     (OFF)     (OFF)


(3) T周期(1つのパルスの周期)とは?

1つのパルスが繰り返すまでの時間 です。

ON(T_ON)とOFF(T_OFF)を合わせた時間が周期(T周期)になる。

📌 周期の例

周期T = 5ms の場合
---     ---     ---     ---  (ON)
         (OFF)     (OFF)     (OFF)

この間隔(5ms)が1つのパルス周期T周期になる。

(4) デューティ比(ONとOFFの割合

パルス波では、ONとOFFのバランス重要

ON時間が周期全体の何%か」 を デューティ比(Duty Cycle) と呼ぶ。

📌 デューティ比の計算

D = TON / T周期 × 100

📌 例

ON50%(D = 50%

---     ---     ---     ---   (ON)
     ---     ---     ---     --- (OFF)

ONが25%(D = 25%)

--      --      --      --   (ON)
      ------   ------   ------  (OFF)


4. パルス波をもっと深掘り(フーリエ級数

実は、パルス波は数学的には 「たくさんのCW連続波)が合成されたもの」 になっています

これは 「フーリエ級数」 という考え方で説明できます

📌 パルス波は、たくさんの正弦波(CW)が混ざったもの

パルス波 = CW(基本周波数) + CW(高調波1) + CW(高調波2) + ...

このため、パルス波は「いろんな周波数を含む広帯域の信号」になるんですね!

(もしフーリエ変換についてもっと知りたいなら、別途説明できます!)

5. まとめ

パルス波は、ON/OFFを繰り返す信号で、数式で「ONときはA、OFFのときは0」と表せる。

パルス波の周期(T周期)やON時間(T_ON)を使って、デューティ比(ON割合)を計算できる。

パルス波は、実はたくさんのCW正弦波)が合成されたものとして説明できる(フーリエ級数)。

✅ この性質のため、パルス波は広い周波数帯域を使うので、無線通信では用途によって注意が必要

anond:20250218175051

連続波(Continuous Wave, CW)とは何かを教えてもらえます


連続波(Continuous Wave, CW)とは何か?

連続波(Continuous Wave, CW)とは、一定周波数と振幅を持つ連続的な電磁波正弦波)のことを指します。

CWは、無線通信レーダー科学実験などで広く使われる基礎的な波形です。

無線通信歴史において、CW火花送信機の「パルス波」に代わる技術として登場し、音声通信AMFM)やデジタル無線通信の基礎となった 重要概念です。

1. CW連続波)の特徴

(1) 連続的な電波正弦波)

CWは、以下のように時間的に途切れず、一定周波数を持つ波です。

📌 CWの波形(連続した正弦波)

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

CW一定周波数で変化し続ける波であり、火花送信機のように短いパルスにならない。

周波数一定なので、より正確な通信可能になる。

(2) 火花送信機との違い

CWが登場する以前、無線通信は「火花送信機」を使っていた。

📌 火花送信機(Spark Gap Transmitter)の波形

---   ---   ---   (パルス波)

瞬間的な高電圧パルスを発生させるため、波形が不安定で、周波数制御が難しかった。

パルスしか作れないため、音声のようなアナログ波形を送ることが不可能だった。

📌 CW連続波)との違い

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

連続的な波形なので、音声変調AMFM)が可能になった。

周波数が正確に制御できるため、受信機がより効率よく信号を検出できる。


2. CW通信技術

CWが導入されると、無線通信品質が大幅に向上しました。

(1) CWによるモールス電信

CWは、最初モールス符号CW電信)の送信に使われました。

送信機をONCW送信)すると「長音(トーン)」が発生する。

送信機をOFF(CWを停止)すると無音になる。

これを使って、「短点(・)」と「長点(-)」を表現する。

📌 CW電信の例

送信:  CW ON  -  CW OFF - CW ON  -  CW OFF -  (短点)
送信:  CW ON  ----  CW OFF  (長点)

CWON/OFFするだけで、モールス符号が送れる。

火花送信機と違い、電波が正確に送信できるため、遠距離通信可能になった。

(2) CWを使った音声通信AMの基礎)

CWを使うことで、音声(アナログ信号)を送信できるようになった。

CWの振幅(強さ)を変化させることで、音声を無線で送る方式が生まれた(AM変調)。

📌 CWによるAM変調

CW:  ~~~~~~~~~~~~~~~~
音声: ---  ---  ---
AM波: ~~~--~~--~~--~~~

振幅を音声に応じて変化させると、音声信号無線で送ることができる。

これがラジオ放送AM放送)の基礎になった。

(3) CWを使った周波数変調FM

CWを使えば、周波数を変化させて情報を送ることもできる(FM変調)。

これは、現代FMラジオ無線通信技術の基礎になっている。

📌 CWによるFM変調

基本CW:  ~~~~~~~~~~~~~~~~
音声: ---  ---  ---
FM波: ~~ ~~~ ~~ ~~~~~ ~~~

CW周波数を音声に応じて変化させると、よりノイズに強い通信ができる。

FMラジオ携帯電話の音声通信VoLTE)などに応用されている。

3. CWの発展と現代への影響

CWは、無線通信の基礎を築き、その後の技術革新に大きな影響を与えました。

(1) CWAMFMデジタル通信

時代 通信方式 説明

19世紀 火花送信機 短いパルスのみ送信可能モールス符号

1900年代初頭 CW連続波) 安定した信号送信できるようになる

1906年 AM変調 CWの振幅を変えて音声を送信

1930年代 FM変調 CW周波数を変えて音声を送信

1960年代デジタル変調ASK, FSK, PSK) CWデジタル信号に変換して通信

(2) CW現代での利用

現在でもCW連続波)は、以下のような用途で使われています

アマチュア無線CWモード) → モールス符号を使った通信

レーダーCWレーダー) → 速度測定(ドップラー効果を利用)

光通信レーザーCW) → 連続光波を使った通信光ファイバー

パルス波よりも連続波の方が無線通信には適しているということですか?


1. 連続波(CW)が無線通信に適している理由

(1) 周波数の安定性が高い

CWは、一定周波数振動し続ける正弦であるため、周波数を正確に制御できる。

これにより、受信機が特定周波数信号効率的に受信できる。

📌 CW連続波)の安定した波形

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~  (一定周波数)

特定周波数チューニングして受信できるため、混信が少なく、長距離通信に向いている。

(2) 変調による情報伝達が可能

CWは、そのままでは単なるキャリア波(搬送波)に過ぎないが、振幅・周波数位相を変えることで情報を載せることができる。

📌 CW変調方式

AM振幅変調) → CWの強さ(振幅)を変化させて音声を送る。

FM周波数変調) → CW周波数を変化させて音声を送る。

デジタル変調ASK, FSK, PSK) → CWデジタル信号に変換してデータを送る。

📌 CWを使った音声通信AM例)

~ ~ ~ ~ ~ ~  (小さい音)
~~ ~~ ~~ ~~  (大きい音)

音声をそのまま変調できるため、ラジオ放送電話通信に適している。

(3) 受信機が簡単で、信号復元やす

CW特定周波数電磁波を送り続けるため、受信機が「どの周波数を受信すべきか」を正確に特定できる。

受信機は、特定周波数フィルターを合わせるだけで、ノイズを除去して正しい信号を受け取ることができる。

📌 CWを使った信号処理

送信:~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
受信:~~~  (ノイズを除去し、信号復元)

パルス波では、瞬間的な信号なので、受信時にノイズの影響を受けやすい。

(4) 長距離通信に向いている

CWは、狭い帯域(ナローバンド)で効率的に伝送できるため、長距離通信に適している。

例えば、アマチュア無線モールス符号通信CWモード)は、数千km以上の距離を低出力で通信できる。

📌 CWによるモールス通信

送信:  - . -. - (TEST)
受信:  - . -. -  (遠距離でも受信可能)

火花送信機のようなパルス波では、周波数帯域が広がりすぎてエネルギー拡散し、長距離伝送が難しくなる。

2. それでもパルス波が使われる場面

(1) レーダー

レーダーは、短いパルス波を発射し、反射波を受信することで距離や速度を測定する。

CWレーダー連続レーダー)もあるが、距離測定にはパルスレーダーが有利。

📌 パルスレーダーの仕組み

送信:  --- (短いパルス) → 物体に反射 → 受信(時間から距離計算

パルス波は「いつ送信たか」が明確なため、正確な距離測定が可能

2) デジタル通信パルス符号変調

パルス波は、デジタル通信の基礎となる「1」と「0」を表現するのに適している。

例えば、光ファイバー通信では、光パルスON/OFFでデータを伝送する。

📌 光通信パルス波)

光:  ---   ---   ---  (1)
無光:      ---         (0)

パルス波は、明確なON/OFF信号を作れるため、高速なデジタル通信に向いている。

3) 超広帯域通信UWB

UWB(Ultra-Wideband)通信では、非常に短いパルス波を使い、広い周波数帯域でデータを伝送する。

これにより、高精度の測距(GPS代替)や、低消費電力の通信可能になる。

📌 UWBパルス通信

送信:  --- --- --- --- (広帯域のパルス信号)

距離・高精度の測距に使われる(例: スマートフォンUWBチップ)。

3. まとめ

✅ 音声やデータ通信には「連続波(CW)」の方が適している。

CWは安定した周波数を持ち、変調による情報伝達(AMFMデジタル変調)が可能

CWは受信機が信号復元やすく、長距離通信にも向いている。

しかし、パルス波はレーダーデジタル通信UWBなど特定用途で有利な場合がある。

通信目的に応じて、「連続波(CW)」と「パルス波」のどちらを使うかが決まる。

2025-02-17

anond:20250217032926

電話線のリピーター(中継器)と電信線のリレー(中継器)は仕組みが違うんですか?

電線を通る電流を増幅して中継するという点で同じように思えたのですが

電話線のリピーター電信線のリレーの違い

かに、**どちらも「電流を増幅して信号を中継する」**という基本的役割を持っています

しかし、電信モールス信号)のリレーと、電話リピーターでは、動作の仕組みや技術が異なります

1. 基本的役割の違い

項目 電信リレー(Relay) 電話リピーターRepeater

信号の種類 デジタルON/OFF) アナログ連続的な波形)

動作原理 ON/OFF信号スイッチング(電磁リレー電流を増幅し、音声波形を保持

ノイズの影響 ノイズに強い(ON/OFFなので影響が少ない) ノイズの影響を受けやすい(音声に混ざる)

適用技術磁石を利用した機械スイッチ 真空管(後にトランジスタ)を利用した増幅器



2. 電信リレー(Relay)の仕組み

(1) 役割

モールス符号ON/OFF)を長距離伝送するために、弱まった信号を「新しい電流」で再送信する装置

ON/OFFのスイッチングのみを行い、波形の変化は扱わない。

(2) 仕組み

送信者が電鍵を押すと、電線を通じて微弱な電流が伝わる。

遠距離になると電流が弱まるため、中継地点の**リレー装置(電磁リレー)**がこれを受信。

リレースイッチON/OFFすることで、別の強い電源から新たな電流を流す。

これにより、元の信号と同じパターンON/OFFの信号が増幅され、次の中継地点へ送信される。

📌 特徴

モールス符号デジタル)なので、少しのノイズがあっても復元可能

音声の波形を扱うわけではないため、単純なスイッチングで済む。

リレー自体には「増幅」の概念がなく、新しい電源から新たに電流を流すだけ。

3. 電話リピーターRepeater)の仕組み

(1) 役割

音声信号アナログ波形)を伝送するために、弱まった波形をそのまま増幅する装置

電話では「音の波形」が重要なので、単純なON/OFFではなく、波形そのものを維持する必要がある。

(2) 仕組み

送信者の音声が電流の波形として送られる。

遠距離になると、電流が弱まり、波形の振幅が小さくなる。

リピーター増幅器)が、元の波形と同じ形のまま電流を強める(増幅する)。

元の音声にできるだけ忠実な形で再送信される。

📌 特徴

アナログ信号の波形を維持する必要があるため、単純なスイッチではなく「増幅回路」が必要

ノイズの影響を受けやすく、増幅時にノイズも一緒に大きくなる可能性がある。

初期のリピーター真空管使用し、後にトランジスタによる増幅方式進化

4. リレーリピーター本質的な違い

違い 電信リレー 電話リピーター

信号の種類 デジタルON/OFF) アナログ連続波形)

動作の仕組み スイッチングのみ 波形を維持しながら増幅

ノイズの影響 多少のノイズがあっても正しく動作 ノイズが増幅されるため、影響が大きい

技術進化 機械式(電磁リレー真空管トランジスタデジタル増幅

5. 現代技術との関係

(1) 電信リレーの発展

リレー技術コンピュータスイッチング技術リレー計算機)につながった。

現在デジタル通信インターネットルーター)では、パケットON/OFFが重要なため、基本的概念継承されている。

(2) 電話リピーターの発展

音声通信の増幅技術は、無線通信携帯電話基地局)や光通信(光リピーター)へ進化

現在デジタル通信では、波形をそのまま増幅するのではなく、デジタル信号補正して復元する方式デジタルリピーター)が使われる。

6. まとめ

電信リレー(Relay)と電話リピーターRepeater)は、どちらも信号を遠くまで届けるための中継装置だが、動作の仕組みが異なる。

電信リレーは、モールス符号ON/OFFを新しい電流で再送する「スイッチング装置」。

電話リピーターは、音声信号の波形そのものを増幅し、できるだけ元の音に忠実に再送する「増幅装置」。

リレー技術デジタル通信へ、リピーター技術無線通信光通信へと発展していった。

anond:20250217032753

電話

グラハム・ベルの作った電話の仕組みを教えてください

アレクサンダーグラハム・ベル(Alexander Graham Bell)は 1876年電話(Telegraphy)を発明しました。

彼の電話機は、音声を電気信号に変換し、電線を通じて遠くの相手に伝える技術採用していました。

1. ベル電話の基本構造

ベル発明した最初電話機は、次の4つの主要な部品構成されていました。

(1) 送話器(マイクロフォン

音の振動(音波)を電流の変化に変換する装置

ダイアフラム(振動板) が音声を受け取り、それに応じて磁場が変化し、電気信号を発生させる。

(2) 受話器(スピーカー

電気信号を再び音波に変換する装置

送話器から送られた電気信号を受け取り、ダイアフラム(振動板)を振動させて音を出す。

(3) 電線(回路)

送話器と受話器をつなぐ導線。

音声を電気信号として送る。

(4) 電源

当初は電池使用し、電流を流して信号を伝達。

2. 電話動作の仕組み

ベル電話機では、音声がどのように電気信号に変換され、相手に伝わるのかを順番に見ていきます

(1) 音声を電気信号に変換(送話器)

話し手が送話器(マイク)に向かって話す。

送話器のダイアフラム(振動板)が音の波に合わせて振動

振動板の動きが、磁石コイルを通じて電気信号に変換(誘導電流の発生)。

音の強さに応じて電流が変化する(音の波形が電気の波形に変換される)。

(2) 電気信号を伝送(電線

電気信号電線を通って相手電話機に届く。

電信と異なり、振幅が連続的に変化するアナログ信号として送信

(3) 電気信号を音に変換(受話器)

受話器に電気信号が届く。

受話器のコイル流れる電流の変化に応じて磁場が変化。

これにより、受話器のダイアフラム(振動板)が振動

振動板が空気振動させ、元の音声が再生される。

3. ベル電話回路図

簡単な回路のイメージ

話し手電話受け手電話機
+------------+               +------------+
| 送話器 (Mic) |----電流---->| 受話器 (Spk) |
| (振動板)   |               | (振動板)   |
|      電磁コイル           電磁コイル   |
+------------+               +------------+

話し手の声 → 送話器の振動板が振動電流の変化 → 受話器の振動板が振動受け手の耳に届く


4. 初期の電話技術課題と改良

ベルの初期の電話機には、いくつかの課題があり、徐々に改良されました。

(1) 音量が小さい

初期の送話器は電流の変化を生み出す力が弱く、音量が小さかった。改良版では、**カーボンマイクロフォンエジソンが開発)**を採用し、より大きな音量が得られるようになった。

(2) 距離制限されていた

距離では信号が減衰し、音が聞こえにくくなる問題があった。改良として、中継器(リピーター)を導入し、信号を増幅する技術が開発された。

(3) ノイズが多かった

初期の電話ノイズが入りやすく、雑音が多かった。ツイストペアケーブル使用することで、外部ノイズの影響を減らす工夫がされた。

5. ベル電話電信の違い

項目 電話ベル電信モールス

信号の種類 アナログ音声信号 デジタル符号モールス

伝送方法 音の波をそのまま電気信号点と線(短点・長点)で伝送

リアルタイム性 即座に会話可能 1文字ずつ送信

利用のしやすさ 話すだけで使える モールス符号知識必要

ノイズ耐性 弱い(ノイズに影響を受けやすい) 強い(ノイズがあっても判読可能

電話発明するにあたって当時はどのような技術的難しさがあったのですか?

アレクサンダーグラハム・ベル1876年電話発明するまで、技術的に多くの課題がありました。当時の技術では、音声を電気信号に変換し、遠距離に伝えるという試みは非常に難しく、いくつもの障害がありました。

ここでは、当時の主な技術的難しさと、それを克服するための工夫について解説します。

1. 音を電気信号に変換する技術

問題

「音の波」を「電気の波」に変換する技術が未発達だった。

モールス電信は単純なON/OFF(デジタル信号)で通信可能だったが、音声は連続的(アナログ信号)なため、より複雑な制御必要

既存電信技術を応用できず、新しい「送話器(マイク)」の発明が不可欠だった。

解決

電磁誘導原理を利用し、振動板(ダイアフラム)が動くことで磁場を変化させ、電気信号を生み出す方式を考案。

ベルは「音波の波形をそのまま電流の強弱として送る」という方式採用し、モールス符号とは異なる「連続波」を用いた。

2. 音を効率的に伝送する方法

問題

電信線はモールス符号ON/OFF信号最適化されており、音声のような連続信号をうまく伝送できなかった。

距離になると信号が減衰し、音が小さくなってしまう。

電磁誘導によるノイズ(外部の電線干渉)の影響を受けやすかった。

解決

ツイストペア線ねじった2本の電線)を導入し、電磁誘導ノイズを軽減。

強い電流を使うと信号が増幅されるため、当初は電池使用して電流供給

後に、**中継器(リピーター)**を設置し、信号を増幅する技術が開発された。


3. 受話器で音を再生する技術

問題

送話器(マイク)で電気信号を作れたとしても、それを「音」として再生する技術が未発達だった。

当時のスピーカー技術では、音が小さすぎる、または歪んでしま問題があった。

解決

受話器にも磁石振動板(ダイアフラム)を利用し、電流の変化に応じて振動板を動かし、音を発生させる方式採用

これは「電磁スピーカー」の原型であり、現在スピーカー技術もつながる発明となった。

4. 音質の確保(音がこもる・聞こえづらい)

問題

初期の電話では、送話器(マイク)の性能が低く、音質が悪かった。

声が小さくなりがちで、相手に聞こえづらい。

電信線を使っていたため、高音(高い周波数)の音が減衰しやすかった。

解決

より感度の高い送話器(カーボンマイク)を開発(エジソンが改良)。

電話専用の伝送線を設計し、音声信号の損失を最小限に抑える工夫をした。

5. 通信双方向

問題

モールス電信は「一方通行」の通信方式だったため、双方向での同時通信(送話と受話を同時に行う)技術がなかった。

送信と受信を切り替えながら話す方式では、自然な会話が難しかった。

解決

電話機に送話器と受話器を両方備えることで、双方向通信可能にした。

これにより、リアルタイムでの会話が可能になった。

6. 通話接続方法(交換機がない)

問題

電話同士をどうやって接続するかが未解決だった。

初期の電話は「2台の電話機を1本の専用線で直結する方式」だったため、複数相手通話する仕組みがなかった。

解決

電話交換機(手動オペレーター)を導入し、中央の交換局を介して接続する方式を考案。

これにより、どの相手とも接続できる電話ネットワーク誕生した。


7. 盗聴・ノイズ通信セキュリティ

問題

電話線を途中で盗聴することが可能だった。

外部ノイズの影響を受けやすく、会話がクリアに聞こえないことがあった。

解決

より良い絶縁素材(ゴム・布巻き線)を導入し、電信線の品質を向上。

後に暗号化技術スクランブル技術)**が開発され、盗聴を防ぐ工夫が進められた。


8. まとめ

技術課題 解決

音を電気信号変換できない 振動板+磁場の変化を利用(電磁誘導

電線で音を正しく伝送できない ツイストペア線・中継器の開発

受話器で音を再生できない 電磁スピーカー発明

音質が悪い・聞こえにくい カーボンマイク・高品質電話

双方向通話できない 送話器と受話器を分離

相手電話をかけられない 交換機(手動オペレーター)を導入

ノイズ・盗聴の問題 絶縁技術の向上・暗号化技術

9. 現代技術との関連

ベルが直面した技術的な課題は、現代通信技術にも応用されています

当時の技術課題 現代技術での対応

音声の電気信号デジタル音声変換(VoIP携帯電話

信号減衰 光ファイバー無線通信の増幅

受話器の改良 高音質スピーカーノイズキャンセリング

接続方法 自動交換機、インターネット通話

盗聴対策 暗号化通信VoIPのエンドツーエンド暗号化


電信線はモールス符号ON/OFF信号最適化されており、音声のような連続信号をうまく伝送できなかった。

電信線と電話線は別物なのですか?

結論から言うと、初期の電話では電信線(モールス電信用の線)を流用しようとしたが、音声を伝えるには適していなかったため、後に専用の電話線が開発された という流れになります

まり、当初は電信線と電話線はほぼ同じだったが、技術的な問題解決するために、電話専用の回線が整備されていった ということです。

1. 電信線と電話線の基本的な違い

項目 電信線(モールス電信用) 電話線(音声通信用)

信号の種類 デジタルON/OFF) アナログ連続的な波形)

主な使用方式 モールス符号(短点・長点) 音声を電気信号に変換して送る

周波数帯域 低周波(数Hz~100Hz程度) 300Hz~3,400Hz(音声帯域)

信号の伝達方法 単純な電流ON/OFF 連続的な振幅変化(アナログ

ノイズの影響 ノイズに強い ノイズに弱い

距離制限 かなり長距離まで可能距離では減衰しやす

使用する導線 銅線や鉄線(単線が多い) 導電率の高い銅線(撚線も使用

2. 電信線が電話に適していなかった理由

電話発明された当初、すでに世界中に張り巡らされていた「電信線」を使って音声通信を試みました。しかし、以下の技術問題が発生しました。

(1) 電信線はON/OFF信号向け(音の波を伝えにくい)

電信線は「電流を流す・流さない」のシンプル制御モールス信号を送ることに特化していた。

しかし、音声は連続的な波(アナログ信号) であり、単純なON/OFFではなく、電流の強弱や波形の細かい変化を伝えなければならない。

電信線では、音声信号の細かい変化がうまく伝わらず、歪みや減衰が発生した。

(2) 電信線は高周波信号を伝えにくい

音声信号周波数は約300Hz~3,400Hz。

しかし、電信線は低周波(数Hz~100Hz程度)を前提に設計されていたため、高周波成分が減衰し、声がこもってしまう。

そのため、電話の音質が悪く、遠距離になるとほとんど聞き取れなくなった。

(3) 電信線はノイズに強いが、音声通信ではノイズの影響が大きい

モールス電信では、「カチッカチッ」という信号判別するだけなので、多少のノイズがあっても問題なかった。

しかし、音声通信では、外部ノイズが入ると会話が成立しなくなる。

例: 雷の影響、他の電信線との干渉など。

(4) 導線の材質と構造問題

初期の電信線は「鉄線」が多く使われていたが、鉄は電気抵抗が大きいため、音声信号の伝送には不向きだった。

一方、電話通信では導電率の高い「銅線」が必要だった。

また、電信線は1本の単線が多かったが、電話線ではツイストペア線ねじった2本の線)を使い、ノイズを低減する工夫が求められた。

2025-01-29

2029年地球文明から人類メッセージが届く? 科学者も期待をかけ

以下の記事について.

2029年地球文明から人類メッセージが届く? 科学者も期待をかける「白色矮星付近からの返信」

https://web-mu.jp/paranormal/52364/

宇宙人がいたとして,本当に1973年に送った電波宇宙人が受信できて,その返信を地球人が受信できるのか.疑問だったのでChatGPTさんに聞いてみた.

1973年NASA探査機パイオニア10号に向けて送信した無線信号は、その先にある恒星系へも届くはずである。仮にこれらの星の知的生命体が、その無線信号を受信しようとしたとき、どのくらいの規模、感度のアンテナ信号復元能力必要か?地球技術で、同じ距離から送られてきた無線信号を受信する技術・機材はあるか?


以下では、「1973年NASAパイオニア10号に向けて送信した電波(指令信号やテレメトリ送信)」が、さらにその先の恒星系へ到達した場合に、それを受信しようとする知的生命体に必要アンテナ規模や受信感度、そして同等の距離から電波地球側が受信可能かどうか、という観点で概説します。実際には正確な数値は周波数帯や送信電力、信号処理方法など多くの要素に依存しますが、ここでは概略のイメージを示します。

1. パイオニア10号に指令を送信した当時の地球側の送信スペック

送信周波数帯: パイオニア10号との通信はS帯(約2GHz前後)で行われていました。

送信電力: 数kW程度の送信機を地上局が使用(厳密には指向性が高く実効的な放射電力(EIRP)はさらに大きい)。

地上局アンテナ: NASAの深宇宙通信網(DSN)では直径64m級(当時)のパラボラアンテナなどが用いられた。

距離: 1973年当時、パイオニア10号は数AUから十数AUほど離れた位置木星軌道付近木星フライバイ後)に存在していた。

しかし、この通信信号は当然、宇宙空間光速拡散していきます。そのため、さらに何十光年・何百光年先にある恒星系にも到達「はする」ことになります。ただし距離が大きくなるにつれ、電波強度は 1/𝑟^2 で減衰していきます

2. 数十光年先での信号強度と受信に必要な規模

2.1 距離による電力密度の減衰

たとえば10光年(約10^17 m)先での電波強度は、1AU(約1.5×10^11 m)での強度に比べて

(1AU / 10光年)^2

だけ減衰します。1光年は約6.3×10^4AUなので、10光年なら約6.3×10^5AU。そこから

(6.3x10^5)^2≈2.5×10^(-12)

と、10光年先では1天文単位あたりの強度の10^-12程度にしかなりません(実際にはさらに詳細なアンテナ利得・指向性などが絡むのでオーダーで見ています)。

2.2 必要となるアンテナ口径の概算

地球Deep Space Network(DSN)では、数十AU~数百AU程度先の探査機Voyagerなど)からの微弱な信号を受信しています。これは探査機送信電力が数W~20W程度、周波数帯はやや上のX帯(約8GHz)あるいはKa帯(30GHz)などを使いつつ、高利得アンテナで地上局が受信を行い、さらに超狭帯域で信号処理をしているからです。

しかし「数十光年」のスケールは「数十AU」の1万倍以上離れており、電波強度は数十AU場合の(1万)^2 = 10^8分の1(10^8倍減衰)よりもはるかに弱くなります。実際は1光年=約63,000AUですから、たとえば50光年先だと

63,000(AU/光年)×50≈3.15×10^6AU

で、数十AUと比べると何万~何十万倍も遠いオーダーになります。よって通常のDSN相当のサイズ(直径 70mクラス)では、とても検出困難と考えられます

もし「同じS帯の数kW送信・70m受信機」という想定で数十~数百光年から信号を捉えるには、以下のいずれか、あるいは複数組合せが必要になります

はるか大口径の単一アンテナを用いる

km級、あるいはそれ以上の直径が必要になる可能性がある。現実的には困難。

巨大な電波干渉計(アレイ)で有効口径を拡大

数十~数百~数千ものパラボラアンテナ地球規模・あるいは月や宇宙空間をも巻き込む形で電波干渉計として合成し、膨大な合成口径を得る。将来的なSKA(スクエアキロメートルアレイ)などの拡張構想に近い。

非常に狭帯域に絞った信号処理、長時間積分を行う

信号わずかでもバンド幅を極端に狭くすればS/Nは向上する。狭帯域SETI観測のように、Hzオーダー・mHzオーダーまで絞って長時間積分する、など高度なデジタル信号処理を駆使する。

もともとの送信側が極端に高出力・高利得アンテナ指向性を絞って送信する

受信側の負担を減らすには送信電力や指向性ゲインを桁違いに高める必要がある(大電ビーム送信)。

実際に未知の星間通信を成立させるには、上記のように「超高性能アンテナ」+「超狭帯域処理」+「相当の送信電力」という組合せが必要になります

3. 地球側の技術で“同じ距離から信号を受信できるか

結論としては、「今の地球技術でも理論的には可能」ですが、「実用的な設備規模」や「膨大な観測時間信号処理」が必要です。たとえば以下のような状況が考えられます

SKAなど超大型電波干渉計での観測

たとえ非常に微弱な信号でも、周波数を極端に限定し、長時間データ積分(平均化)することでノイズを下げ、S/N比を稼ぐ手法がすでに行われていますSETI研究では、広範囲周波数を走査しながら狭帯域の人工信号らしきものを探索する手法がありますが、それをさらに極端化して、特定周波数を狙って超狭帯域・長時間積分すれば、送信電力が小さくとも検出の可能性は上がります

現実的制限

星間ガスや散乱などによる減衰は、電波周波数によっては大きくなる場合があります。また、地球大気や地上環境雑音(人工衛星レーダーなど)の影響も無視できません。さらに「どの星方向を狙うか」「どの周波数帯で通信しているかからない」という問題もあり、実際に「地球既存装置キャッチしよう」とするには、相当の観測リソース必要になります

4. まとめ

数十~数百光年先でパイオニア10号への指令電波を受信するためには、非常に大口径のアンテナや、巨大アレイ電波干渉計)、狭帯域観測・長時間積分などが必要となる。いわゆるパワーやアンテナゲイン、受信系の超高性能化なしでは、通常のDSNクラス設備ではほぼ検出不能なほど弱い信号になる。

地球側が“同等の距離から飛んでくる電信号を検出できるかどうか

理論的には、超狭帯域・長時間積分を組み合わせれば、今ある技術の延長でも検出可能可能性がある。

ただし巨大施設(たとえばSKA等)のように大規模なアンテナアレイと高度な信号処理を組み合わせることが前提になる。現行の設備でも「SETIレベルの狭帯域探索」は可能だが、何十光年も先に存在する非常に弱い信号特定周波数で捉えるには、相当の工夫と時間必要である

まり、「1973年NASA送信した電波理論上は恒星間を伝播し、もし受信する文明があれば捉えられるはずだが、実用上はかなり大規模・高感度な設備を要する」というのが結論です。また、同様に地球側も「もし相手側が数十光年から似たような出力で信号を送ってきた場合には、非常に狭帯域で長時間積分するなどの先端的な技術を駆使すれば、ギリギリ検出の可能性はある」ということになります

2024-12-08

今日学ぶこと

z変換

デジタル信号処理の重要な内容なのでしっかり理解しましょう。

2024-11-01

コンバーターコーンバター技術食文化に宿る人間創造

コンバーターコーンバター。この二つの言葉は、一見すると無関係対象を指しているように思われる。しかし、その響きには微妙共通点があり、現代人に与える感覚的な違いは、文化歴史の流れを通じて形成されてきた感性の奥底に根ざしていると言える。人間歴史の中で、技術食文化進化と、それらが生み出す美的な感動は切り離せない関係にあり、ここに「コンバーター」と「コーンバター」を媒介とした考察を試みることで、その深奥を垣間見ることができるのではないだろうか。

まず、「コンバーター」とは、一般的には何らかの機能属性を変換する装置技術を指す言葉である電圧を変換する電源コンバーターや、信号を変換するデジタルアナログコンバーターなど、その用途は多岐にわたり現代社会を支える根幹を成す技術ひとつとなっている。これに対して「コーンバター」とは、穀物であるトウモロコシコーンから作られるバター、あるいはそれに類する加工品のことを指す。日本においてはそれほど一般的ではないが、北米南米など、トウモロコシ主食の一部として重要視する文化圏では、伝統的な食材の一つとして親しまれている。

一見、全く異なる二つの概念であるコンバーターコーンバターしかし、その歴史的背景に目を向けてみると、人間の知恵と工夫、さらにそこからまれ美的感性が反映されていることに気づかされる。コンバーターの登場は、工業化技術革新によってもたらされた、変換や変容の技術に関する人間知識結晶である。これに対し、コーンバター農業の発展や食文化進化に密接に結びついている。技術の変換と食材の変換、いずれも人間生活を豊かにするために築いてきた歴史の一側面であり、そこには特有美的価値が含まれている。

人間は、常に物質エネルギーさら情報の変換を行うことで、生活利便性を高めてきた。コンバーターはその象徴的な存在である。例えば、電圧を変換するコンバーターがなければ、さまざまな電化製品自由使用することはできない。デジタル信号アナログに変換することで、音楽映像スムーズに楽しむことが可能になる。これらの技術は、もともと無機的で冷たい印象を与えるものであるが、実際にはその内部に「変換」というダイナミックなプロセスを含んでいる点に美しさが宿る。変換の過程は、単なる物理的な操作にとどまらず、情報エネルギーが形を変えて新たな価値を生む瞬間である。この「変換の美学」は、人間の手によって機械的装置デバイスに具現化され、現代社会の中で目に見えない存在感を発している。

一方で、コーンバターには全く異なる美的価値内包されている。コーンバターは、トウモロコシという自然から得られる素材を加工することで生み出される、食品としての変換の結果であるトウモロコシは、古代アメリカ大陸文明において神聖視された作物であり、その栽培と加工は生活の基盤を形成してきた。コーンバターもその伝統の一部であり、味や風味の中に先人たちの知恵が凝縮されている。食品としての変換過程は、技術的な効率を追求する工業的な変換とは異なり、味わいや栄養価を最大限に引き出すための工夫が重視される。ここに、人間が生きるために必要とする基本的欲求と、それを超えて美味しさや楽しさを追求する美的感覚が交差する点が見出される。

また、コンバーターコーンバターは、それぞれ人間内面的な感覚にも影響を与えている。コンバーターがもたらす利便性は、私たち生活を快適にし、さらには新たな表現可能性を広げている。情報自由に変換し、自在操作できるという感覚は、無限創造力を解き放つものであり、それ自体一種の「技術の美」であると言える。一方、コーンバターがもたらす味覚の体験は、単なる食欲の充足を超えて、郷愁安心感さらには家族共同体との結びつきといった、人間らしい感情喚起するものである。口に含むたびに、自然の恵みを感じ、その過程に込められた労働愛情を味わうことができる。このように、コーンバター食文化の一端としての「食の美」を表している。

さらに深く考察を進めると、コンバーターコーンバターの間には、「変換」という共通テーマがあることに気づく。コンバーター無機物エネルギーを変換し、コーンバターは生の素材を加工することで新たな形に変える。この変換のプロセスには、人間自然物質に働きかけ、何かを新しい価値へと変える行為が見受けられる。この行為自体に、人間が美を見出してきたのではないだろうか。機械的な変換は冷徹である一方、そこには洗練された精密さや無駄のない機能美がある。これに対して、食品の変換には、温もりや手作り感といった情緒的な美がある。いずれも異なる美意識でありながら、共に人間の手によって完成される過程である

現代テクノロジー社会において、コンバーターほとんどの人々にとって日常の一部であり、存在意識することなく利用されている。しかし、それが果たしている役割は極めて重要であり、その背後にある技術的な進化は、実に人間の叡智の賜物である。一方で、コーンバターのような伝統的な食品には、技術的な進歩とは異なる価値観が込められている。ここには「不変の美」という要素が存在し、テクノロジー進化とは対照的な、永遠に続く食文化の美が感じられる。コーンバターを口にするたびに、人々は祖先が歩んだ道を辿り、自然との共生を改めて感じることができる。

このように、コンバーターコーンバターは、それぞれ異なる形で人間生活を豊かにし、感性を刺激する存在である。どちらも変換という行為を通じて人間生活寄与し、美的価値提供している。そして、技術進化伝統継承という二つの相反する要素が、私たち感覚と美意識に新たな価値観をもたらしている。この二つの対象比較することで見えてくるのは、人間が創り出す「美」の多様性と、その根底にある普遍的な美意識である

2022-09-06

anond:20220906202758

磁気テープ(magnetic tape)  

アナログオーディオカセットテープの流用じゃなくてデジタル信号を記録するために作られたものマイコン世界だとTEACのが割とよく使われてた。今でも工場設備で使われてるのを見かけてビックリした事がある。

2022-08-13

anond:20220813105044

FAXは、もともとデジタル信号化した情報電話回線に乗せているので、本来デジタルなんですが、

そのデジタル化した情報を紙にプリントアウトしちゃってたんですね。

まり、その時点でアナログに戻っちゃう

最近FAXは、受信情報画像としてディスクに保存したりメール転送できるので、

デジタルとして扱っても構わないかもしれません。

2022-06-03

光ファイバーがそんなに速いなら

LANケーブルUSBケーブルも全部光ファイバーでよくね?

信号toデジタル信号デジタル信号to光信号の処理なんてボトルネックになるんだから最初から信号でやり取りすればええやん!

2019-02-02

鯖って書こうとすると錆になる

鉛筆で試しにやってみて欲しい。

サバ」って頭で思い浮かべながら紙の上に鯖を書いてみてくれ。

魚編ではなく金偏を書いてしまってはいないだろうか?

鯖という時から感じるサーバールーム金属質で空調の効きが強すぎるようなイメージが、指先に伝わって金偏を書かせてはいないだろうか。

漢字象形文字だ。

コンピューターデジタル信号をやり取りするイメージのこびりついた状態で「鯖」を書こうとすれば、指先は自然と「錆」を書かせるだろう。

2017-11-20

anond:20171120205602

デジタル信号で、暗闇が1だったとして0は何になるの?

2017-08-25

https://anond.hatelabo.jp/20170824081032

このパターン前にも見たぞ…

そうだ、オーディオとか通信とかの文脈

「(このタイプデジタル信号には誤り訂正符号があるので、上のレイヤから見れば訂正成功して100%完全なデータが得られるか失敗して再送要求となるかの100か0かになる。つまりデータの形で受信できている限りにおいて)デジタル信号劣化しない(とみなしてよい)」

という話だったのを、元増田みたいなアスペ

デジタル信号劣化しないとか言ってるアホはエンジニア引退しろ。お前ら物理層って言葉知らないのか?」

って噛みつくやつだ

2017-02-06

ブートレグコレクターを辞めた日の乱文

( 1 ) ライブ音源の礎を築いた男

 この節ではライブ音源を礎と築いた伝説とまで称されるマイクミラードという人物を紹介しよう。

自身に関してはWikipediaをはじめとして、雑誌特集個人ブログ記事を通して幅広い話題があるので人物名のみの紹介で割愛する。

( 2 ) パラノイアが産み落とした文化に巣食うパラサイト

 前節でも話に触れたマイクミラードが伝説のテーパーと言われる所以は、何も伝説と称される名演を残したことだけではない。

本人の意図せぬ部分である可能性はあるが、彼の歩む足跡に付随したテープトレード文化の発展に貢献した軌跡である

 本稿はテーピングポリシーに則ったアーティストテープトレード文化に対して触れることはない。

確固たるシステム、または精神が介在することのない海賊版流通経路、関わる人間達の側面に対して潜考するための草稿である

容赦願いたい。

 マイクミラードがパラノイアと誇張表現を得るまでに至るには、収集家、好事家といった類の人種が関与する。

ブートレグ非合法製品として公に出来ない側面がある。

聖地と呼ばれる西新宿販売される製品も、データを取り出した後は製品としての価値形骸化する。

生産数が限られた廃盤製品とは違い、複製されることが前提であるブートレグは実物として鑑賞に耐えうる強度を持たない。

昨日の日付の演奏も、インターネットの海を眺めれば数時間もしない間に流布されたライブ音源を入手出来る。

それは砂浜に漂着した瓶詰め入りの手紙のように。

 収集物に関しては興味を持たない人間には一銭の価値も感じられないものが多い。

生前の身内のコレクション二束三文で手放したという事例を耳にする限りでは少ない話ではない。

"事物本来実用的な機能から切り離されて日常とは別の体系に組み込まれること"という哲学者が打ち立てたコレクション定義を借りて、ブートレグコレクターを表するなら鑑賞を前提としない膨大な演奏の記録を持つ人種である

だが、彼らのコレクションアーカイブとして日の目を見る日は来ない。

 密造酒は興味を持たない人間には味を噛み締めながら酔うことは叶わない。

それは味を理解出来る人間しか味を説明出来ないことでもあり、コレクターが希少価値を訴える相手が同種の人間に限られる。

 マイクミラードは自身の録音が外部に供給されないようにテープデジタル信号を付加するなどの工程を経た。

それは自身の録音のコピーが出回った際に誰が流布したか把握するように念を押した作業であった。

現在では容易にミラード・テープを見つけることが出来るが、当時は残したアーティスト演奏の内容、また入手のし難さから数多くの好事家が録音を欲した。

中には彼の死後に彼の生家を訪ねた者もいるという。

趣味で集め始めた者がいつしかコレクションの穴埋めをするという脅迫観念に囚われ、寄生した。

彼が懸念した事態は奇しくもミラード・テープ愛する人物達から評価と、年月を経たテープトレード文化の発展の影に忘れ去られた。

市場が介在しない空間で語られる希少価値という曖昧価値観汚染された人種はやがて、パラサイトとなる。

( 3 ) 日本テープトレード文化

 マイクミラードが残した同時期から日本でも同じ状況であり、秘密裏に録音された多数のライブテープ存在する。

古くは音楽雑誌での投稿コーナー、インターネット黎明期於いてファイル共有ソフト、好きな内容を書き込むことの出来る掲示板まで、ライブ会場で知り合ったアーティストファン同士の交流から現在ではSNSまで水面下ではあるが数多くのブートレグ生産され、流通する。

 Dead Headsに倣うように群れを成して活動した録音者達が、日本アーティストの録音を販売したことで逮捕される事案も聞かない話ではない。

YouTubeから連なる動画共有サイトでも初期の段階では、日本アーティスト動画も数多く見受けられた。エンコード情報を消す手段を知らない者から得られなかった者に供給される状況は、テープヴァインに連なってコンパクトカセットDAT使用ダビングによる劣化する状況を再現する。

とあるアーティストニコニコ大百科の項目では、ブートレグ存在を明記されるほど動画共有サイトの発展は影響を及ぼした。

 ともあれ、YouTubeでも著作権侵害での削除要請が相次ぎ、現在では日本アーティストライブ録音を公に聞ける場面は少ない。

コンサートワッチを嗜む人間は録音現場であるライブ会場で知り合うこともあり、時には機材者の駐車場の取り合いになることもある。

デビューを前提に結成されたアーティストではデビューからブレイクに至るまで、また精力的に活動する現在までの公演の80%の記録が現存すると言われている。

中には若かりし頃の学園祭の記録も存在する。

現在ではマスタリング手法が容易になったこと、高品質内臓マイクを備えた録音機材が安価であることも鑑みる簡単ミラード・テープ匹敵すると言っても過言ではない録音を生産出来る。またスマートフォン流行による簡易的な録音も存在する。

 日本のテーパーの多数派自身の録音を"自炊"と称して扱う。

特に売上の上位に列なるアーティストの大規模なツアーが行われる期間には、音楽交換掲示板投稿の量も膨大に膨れ上がる。

彼らの多くはメールで連絡を募り、アップローダーを利用したオンライントレードを行う。

海外ではDimeを中心とした界隈があるが、ライブ会場に足を運べなかったファンが、その日の間に新しい演奏を聞こうとするのは日本でも難しいことではない。

時にテーパー、トレーダーの各種が集う場所には目的の物を耳にすることで出来なかった愚痴被害報告の類も見受けられるが、

ライブ会場でのアナウンスにもあるように禁止行為ということを理解しながら禁忌に触れようとする連中である

善も悪もないのが前提だ。

 表立って行動しない録音者から音源を入手した後に、希少価値を訴え、人の褌で相撲を取るトレーダー一定はいる。

マイクミラードが至った思考時代うねりを渡ろうと、現在のテーパーにも精神は濃厚に受け継がれる。

( 4 ) 決別

 筆者自身も隠しもしないがテーパーであり、コレクターでもある。過去形だが。

 ひとつの音声ファイルでも再生時間は数時間になり、非可逆圧縮音源だとしても保存容量は比例して肥大化する。

ブートレグを入手することのメリットを語るとすれば、自身生前以前のライブ音源を聴けることや限られた会場でのみ披露された楽曲を聴けることであろう。

 だが、マイクミラードが録音を残したことは後世を憂いてのことではない。彼は自身の録音が拡散されることを望まなかった。

彼の近親者のみが入手したfirst-generation copiesと呼ばれる最初コピーは、彼の直筆のイラスト文字が散りばめられ包装としても凝ったものであった。

簡素ダビングでも済む作業に余計な一手間を付け足したのは、彼がパラノイアであったからではない。

喜ばせることを前提として、実物としての鑑賞にも耐え得る付加価値を生み出そうとしたからだ。

複製の芸術でもある写真表現手段選択するアーティスト生産数を限定して、価値を高める。

マイクミラードは自身の録音の希少価値を高めようとした。

現在流通するミレード・テープコピーに彼の意思は介在しない。

 それは現在でも同様に個の間柄から逸脱しては配布されるブートレグ於いては録音者自身意図は抜け落ちる。

ミラード・テープ精神テープトレード文化で生まれた星の数ほどあるブートレグにも共通する。

またテーピングポリシーを持たないアーティストファンの間では、流通しないライブテープを持ち合わせないトレーダー相手にもされない。

テーパー同士の限られた関係性の中でしか交換されることのない録音も存在する。同時に寄生虫繁殖する。

 自身経験を振り返っても、総再生時間にして年単位匹敵する膨大なライブ音源を耳にすることはない。

愛着思い入れのあるブートレグ、またはテーパーとしての自身の録音を耳にすることの方が有意義であろう。

ライブ音源を耳することの最大限の感情再現性にある。時にライブ会場の音響よりも優れた音質で聞かれる演奏には違った感情が湧き上がるかも知れない。

アーティストの込めた感情は違った形ではあるにしろ、いつか聞きたい者の耳に届くことだろう。

 パラサイトから見れば喉から手が出るほど欲するブートレグの大半のデータを削除した。

人生を賭けて手に入れようとしたライブテープを入手した時から遅かれ早かれ決断しようとしたが、この瞬間に決別をしよう。

 ミラード・テープは彼の友人のために。何より彼自身のためにある。我がテープは我が友のために、誰より私のためにある。

Thank You Tapers. I Love You Baby. Fuck You Traders. I Hate You Baby.

2016-03-21

anond:20160320225402

デジタル」と「アナログ」ってそんなに違うもの

デジタル信号といっても所詮アナログ信号デジタル処理してるだけじゃないの?

2014-04-16

トラバデジタル信号ある意味

関係が近すぎるから同意すると

ベッタリする。だからツンデレ的に

激しいバトルのようになる。

まあこれは、ネット全体にも言えるけれどね。

ただそれだけ。

玉石混合。

2011-02-07

http://anond.hatelabo.jp/20110207123957

横だけど、このあたりオーディオ界隈だと結構面白い話転がってるよね。

デジタル信号なのに、音質が変化するって大真面目に言う人が居て笑う。


デジタル信号は、一定以上の電圧が一定時間継続する事を1、それ以外を0と判定する方式で、これが1bit。

(電圧0を1と判定する場合もある、回路次第)

大概の場合、1単位データは32bitとか8bitとかなっていて、パリティチェックとかもするからアナログ的な変化はしないんだよね。

それが発生するということは、データそのものが書き換えられているってことでさ。

音質が変わるとすれば、「どの様にデータ改ざんすれば音がよくなるのか」という判定・修正技術確立しているという事で。

誤り補正スルーするしたら、それ、すごい技術だよね。

2009-02-20

http://anond.hatelabo.jp/20090220113522

高木関数っていうのを今知った。

というか、まぁ、これ、

絶対値関数を2つの関数の区間を分離して合成した関数として考えると、その切り替わり区間では微分できないのは当たり前で。

それって、区間を切っているということなので、見方によっては不連続なんだよね・・・。

だって、負の値では-X 正の値ではXという違う関数をたまたまX=0,y=0でくっつけただけで、関数自体が連続か?といわれると。

X=0で不連続関数をたまたま値を一致させて、連続したように見せているだけで・・・。

y=-x-1(x<=0)

y=x(x>=0)

という関数の合成が連続でないのと同じ理由で、非連続というか2つの別な関数の区間合成関数に見えるんだよね・・・(数学的にどうかは別の話)

という理論において、

高木関数って、こういった、不連続の複数の関数をΣを無限にとって、合成しただけの関数の究極に見えるので・・・

区間を無限に細分してyの値だけを同じにしてくっつけた合成関数微分できないのは当然だなぁと。え、これって連続って言って良いの?

もっとも、言い方を変えれば、不連続デジタル信号)だろうと何だろうと、究極的にはSinを究極に合成することで近似可能だからだから・・・。

絶対値関数をSin派で完全に再現できる理論を誰かが作り出せば、その時に微分可能になるのかなぁとかも思う。

素人意見でごめんなさい。

 
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